WO2017065173A1 - 医療システム - Google Patents

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WO2017065173A1
WO2017065173A1 PCT/JP2016/080252 JP2016080252W WO2017065173A1 WO 2017065173 A1 WO2017065173 A1 WO 2017065173A1 JP 2016080252 W JP2016080252 W JP 2016080252W WO 2017065173 A1 WO2017065173 A1 WO 2017065173A1
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WO
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puncture
image
symbol
existing
route
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/080252
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
荒井　修
村山　直之
亜哉 初田
昌史 廣岡
陽一 日浅
往夫 大▲崎▼
Original Assignee
株式会社日立製作所
国立大学法人愛媛大学
日本赤十字社
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 株式会社日立製作所, 国立大学法人愛媛大学, 日本赤十字社 filed Critical 株式会社日立製作所
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Publication of WO2017065173A1 publication Critical patent/WO2017065173A1/ja

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/13—Tomography
    • A61B8/14—Echo-tomography

Definitions

  • the present invention relates to a medical system, and more particularly to a technique for supporting puncturing with a plurality of puncture needles.
  • Ultrasonic diagnostic systems as medical systems are widely used in the medical field.
  • the ultrasonic diagnostic system is used not only for diagnosis but also for surgery and treatment.
  • an ultrasonic diagnostic system is used to safely insert a puncture needle into a living body in tissue collection, drug injection, tissue treatment, and the like.
  • a puncture adapter attachment device
  • a puncture needle is set to the puncture adapter. While observing the ultrasound image, the puncture needle held by the puncture adapter is inserted into the living body.
  • the puncture adapter is generally an instrument that guides the puncture needle so that the puncture path is included in the beam scanning plane.
  • An operation of inserting a puncture needle is performed while observing a target image (for example, a tumor image) and a puncture needle image on an ultrasonic image. For example, when the tip of the puncture needle or the electrode portion is located at the center of the target, the insertion of the puncture needle is stopped, and a predetermined treatment is performed in that state.
  • a target image for example, a tumor image
  • a puncture needle image on an ultrasonic image.
  • a plurality of tip portions of a plurality of puncture needles are arranged around or inside the target, and a high-frequency signal is supplied to a plurality of electrode portions of the plurality of tip portions.
  • the cauterization treatment for the target is performed.
  • a puncture needle for treatment a bipolar treatment instrument including a pair of electrodes is known. It is not easy to arrange a plurality of puncture needles in a living body, for example, with a parallel positional relationship and with their tips aligned, and the realization of a system that supports such a procedure is strongly desired. .
  • a technique for displaying one or a plurality of reference images together with an ultrasonic image (generally a two-dimensional tomographic image) as a real-time image is known (see, for example, Patent Document 1).
  • volume data acquired by an X-ray CT apparatus, an MRI apparatus, a three-dimensional ultrasonic diagnostic apparatus, or the like is used.
  • volume data acquired in the past Based on the volume data (volume data acquired in the past), a three-dimensional image representing a three-dimensional space including the beam scanning plane, a two-dimensional reference image showing the same cross section as the beam scanning plane, and the like are generated. Those images are displayed. In that case, when the probe is moved, the contents of the ultrasonic image change according to the position and orientation of the probe, and at the same time, the contents of the three-dimensional reference image and the two-dimensional reference image change.
  • Patent Documents 2, 3, 4, and 5 disclose systems that support puncturing, but these systems do not support a plurality of puncturing.
  • Patent Document 6 discloses a system that supports insertion of a plurality of puncture devices. This system virtually reproduces the situation in the real space as a three-dimensional image.
  • the three-dimensional image shown in FIG. 14B is a figure showing the center and shape of the target, a virtual image representing the first inserted puncture device, and the second inserted (during insertion) puncture device And the like, an image showing an ultrasonic cross section, and the like.
  • position information about the probe and each puncture device is individually detected.
  • the three-dimensional image disclosed in Patent Literature 6 includes an indicator that indicates the trajectory of the second inserted puncture device. It is unclear at which stage the indicator appears on the 3D image, but unless the puncture device is actually inserted into the living body or the puncture device is placed in the insertion position outside the body, the indicator will appear on the 3D image. It is understood that the indicator indicating the trajectory is not displayed. Therefore, after the insertion of the first treatment instrument and before the start of the use of the second treatment instrument, the second puncture path (scheduled puncture path) with respect to the first puncture path (existing puncture path) only by operating the probe ) Cannot be determined spatially.
  • Patent Document 7 discloses a medical system that displays a treatment range by a puncture device on an image. This system does not support multiple punctures.
  • An object of the present invention is to support the insertion of a plurality of puncture needles.
  • a puncture route for a puncture needle to be punctured can be appropriately and easily set for a punctured puncture needle.
  • a puncture route for a puncture needle to be punctured from now on can be correctly set for a puncture route that has already been punctured without requiring a puncture needle to be set in the puncture adapter.
  • An ultrasonic diagnostic apparatus is acquired in real time by an ultrasonic probe having a puncture adapter for sequentially guiding a plurality of puncture needles inserted into a three-dimensional space in a living body, and the ultrasonic probe.
  • an image forming means for forming a cross-sectional image representing the observation surface set in the three-dimensional space, and puncturing to be performed from now Symbol generating means for generating a scheduled puncture path symbol indicating a planned puncture path for a needle and an existing puncture path symbol indicating an existing puncture path for a puncture needle after completion of puncturing, the cross-sectional image, and the scheduled puncture path symbol And a display for displaying a navigation image including the existing puncture path symbol, the symbol generating means on the observation surface
  • an observation zone is defined by giving a virtual thickness
  • the existing puncture path symbol is a projection image generated by projecting the existing puncture path onto the observation plane, and the projection image includes: An intersecting image representing an intersecting portion intersecting with the observation zone in the existing puncture route is included.
  • the existing puncture route and the planned puncture route are referred to by referring to the navigation image.
  • a cross-sectional image is generated based on scanning surface data acquired in real time by an ultrasonic probe, or an ultrasonic diagnostic apparatus or an X-ray CT apparatus.
  • volume data acquired in the past from a three-dimensional space by an MRI apparatus or the like data corresponding to a scanning plane cut out from the volume data. If the position information of the probe is acquired, the position of the scanning plane in the three-dimensional space is specified from the position information. When the probe is moved, the position and orientation of the scanning plane change in the three-dimensional space in the living body.
  • the scan plane is typically the plane that contains the planned puncture path (the puncture adapter typically holds and guides the puncture needle so that such conditions are met).
  • the existing puncture route symbol is a display element or graphic object representing an existing puncture route (actual puncture route), and the planned puncture route symbol is a display element or graphic object representing the planned puncture route. Since each path is basically a straight line, the form of each symbol is basically a straight line.
  • the existing puncture path symbol is desirably displayed after the puncture is completed for each puncture needle. More preferably, the scheduled puncture route symbol changes to an existing puncture route symbol at the time of completion of puncture or thereafter.
  • the existing puncture path symbol is configured as a projection image of the existing puncture path on the observation surface. From the position, direction and size of the projected image on the observation surface, the spatial relationship between the observation surface and the existing puncture path can be intuitively recognized. Moreover, when the existing puncture path intersects with the observation plane (that is, when the existing puncture path penetrates or belongs to any part of the observation plane), the projected image includes the cross image. From the presence / absence, the position of the cross image, and the size of the cross image, the specific relationship between the observation surface and the existing puncture path, that is, the presence / absence of the cross, the cross angle, the cross position, and the like can be recognized.
  • the projected image and the cross image as the existing puncture route symbol, it is possible to recognize the spatial relationship between the existing puncture route and the planned puncture route more accurately and more specifically.
  • the intersecting image covers the entire projection image, it can be determined that the existing puncture path belongs to the observation zone. In order to increase the determination accuracy, the thickness of the observation zone may be gradually reduced.
  • the projection image is expressed as a projection line when the existing puncture path is in a non-orthogonal relationship with the observation surface, and the cross image is an intersection relationship between the existing puncture route and the observation surface. And when it is in a non-orthogonal relationship, it is expressed as an intersection line on the projection line.
  • the intersection line has a length equal to or shorter than the length of the projection line and is displayed between both ends of the projection line. An intersection line may be superimposed on the projection line, or a projection line lacking a portion corresponding to the intersection line may be displayed. If the existing puncture path completely belongs within the observation plane, the intersection line extends over the entire projection line. In that case, the projection line may be hidden.
  • the symbol generating means identifies whether the existing puncture path penetrates from the rear side to the front side of the observation surface or whether the existing puncture route penetrates from the front side to the rear side of the observation surface,
  • the display form of the projection line is changed according to the identification result. According to this configuration, it is possible to correctly recognize the direction of the existing puncture path (direction of puncture needle travel) in relation to the observation surface.
  • the rear side is one side
  • the front side is the opposite side, that is, the other side.
  • the projection line represents a front indicator that represents a portion of the existing puncture route that is present on the front side of the observation surface, and a rear portion that represents a portion of the existing puncture route that is located behind the observation surface.
  • a side indicator According to this configuration, the direction of the existing puncture path can be more accurately recognized by comparing and observing the two indicators.
  • the existing puncture path symbol includes a proximal marker indicating the proximal end of the existing puncture path and a distal marker indicating the distal end of the existing puncture path.
  • the proximal marker may be a marker representing an actual proximal end of the puncture needle, a position corresponding to the body surface of the puncture needle, or a predetermined position on the proximal end side of the puncture needle.
  • the tip marker may be a marker indicating the tip or electrode position in the puncture needle.
  • the projected image is expressed in a form representing a projection point when the existing puncture path is orthogonal to the observation plane, and the crossed image is expressed by the existing puncture path with respect to the observation plane.
  • the crossed image is expressed by the existing puncture path with respect to the observation plane.
  • the observation surface corresponds to a beam scanning surface formed by the ultrasonic probe in the three-dimensional space, and the position of the probe is adjusted in the adjustment process after the completion of the previous puncture and before the start of the next puncture.
  • the display mode of the existing puncture path symbol changes while the display mode of the scheduled puncture path symbol is maintained in the navigation image.
  • the image forming unit and the symbol generating unit may be configured by programmable devices such as a dedicated processor and a general-purpose processor, respectively.
  • the image forming unit and the symbol generation unit may be configured by a single processor.
  • a program that causes the processor to function as an image forming unit and a symbol generation unit may be installed in the medical system via a portable storage medium or a network.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an ultrasonic diagnostic system according to the present invention. It is a figure which shows an example of the puncture needle for treatment. It is a figure which shows the state in which the multiple puncture was performed. It is a figure which shows an example of a three-dimensional reference image. It is a figure which shows the guide sphere as a target symbol. It is an example of the display content before performing the first puncture. It is a figure which shows an example of the display content at the time of completing the 1st puncture. It is a figure which shows an example of the display content before 2nd puncture is performed. It is a figure which shows an example of the display content after the 2nd puncture is completed. It is a figure which shows the observation zone containing an observation surface.
  • FIG. 1 shows a block diagram of an ultrasonic diagnostic system as a medical system.
  • This ultrasonic diagnostic system has a function of supporting the puncture of a plurality of puncture needles.
  • the individual puncture needle is, for example, a therapeutic puncture device.
  • a probe 10 is an ultrasonic transducer used in contact with the surface of a living body in this embodiment.
  • the probe 10 is connected to the ultrasonic diagnostic system main body via a probe cable (not shown).
  • the probe 10 has a 1D array transducer composed of a plurality of vibration elements. Of course, it is also possible to provide a 2D array transducer.
  • An ultrasonic beam is formed by the array transducer, and the scanning surface 12 is formed by electronic scanning of the ultrasonic beam.
  • the scanning plane 12 is a two-dimensional data capturing area and can be said to be an observation plane.
  • r represents the depth direction, that is, the beam direction
  • ⁇ represents the electronic scanning direction.
  • an electronic scanning method an electronic linear scanning method, an electronic sector scanning method, and the like are known.
  • a cross section 14 of the target appears on the scanning surface 12.
  • the probe 10 has a probe main body 10A held by a user (doctor, laboratory technician, etc.), and a puncture adapter 16 is detachably attached thereto.
  • the puncture adapter 16 is a metal fitting that holds and guides the puncture needle 18 at a certain distance and angle with respect to the probe body 10A.
  • the puncture direction that is, the puncture route
  • a puncture path 20 passes through a cross section 14 of the target.
  • the puncture adapter 18 holds the puncture needle 18 so that the actual puncture path is included in the scan plane 12, that is, the puncture needle moves forward in the scan plane 12.
  • a sensor for detecting the insertion amount may be provided in the puncture adapter 16.
  • the puncture adapter may be provided with a mechanism for changing the puncture angle and the puncture needle holding position.
  • the puncture angle and the puncture needle holding position are detected by a sensor or the like.
  • the positional relationship between the probe 10 and the puncture path 20 is always constant.
  • the puncture needle 18 itself may be provided with a sensor for detecting the position information.
  • the probe 10 includes a magnetic sensor 22.
  • the magnetic sensor 22 detects the position and orientation of the probe 10 in a three-dimensional space.
  • the magnetic field generator 24 disposed in the three-dimensional space has a function of generating an X-axis magnetic field, a Y-axis magnetic field, and a Z-axis magnetic field, and the magnetic sensor 22 detects these magnetic fields, thereby The position and the rotation angle around each axis are detected.
  • the position calculation unit 26 calculates position information indicating the position and orientation of the probe 10 based on the output signal of the magnetic sensor 22.
  • the position calculator 26 also functions as a controller for the magnetic field generator 24.
  • the magnetic sensor 22, the magnetic field generator 24, and the position calculation unit 26 constitute a side system 28.
  • As a positioning method there are an optical method, an electromagnetic wave method, and others in addition to the magnetic method.
  • the transmission unit 30 is an electronic circuit that functions as a transmission beam former. A plurality of transmission signals are supplied in parallel from the transmission unit 30 to the array transducer. As a result, a transmission beam is formed on the array transducer. At the time of reception, the reflected wave from the living body is received by the array transducer. As a result, a plurality of reception signals are sent from the plurality of vibration elements to the reception unit 32.
  • the receiving unit 32 is an electronic circuit that functions as a receiving beam former.
  • the reception unit 32 generates beam data corresponding to the reception beam by phasing addition processing for a plurality of reception signals.
  • the beam data is sent to the tomographic image forming unit 34 via a signal processing module (not shown).
  • the tomographic image forming unit 34 functions as an image forming unit, and is constituted by an image processor or the like.
  • a plurality of received frame data is sequentially input to the tomographic image forming unit 34.
  • One reception frame data is composed of a plurality of beam data arranged in the electronic scanning direction.
  • Each beam data is composed of a plurality of echo data arranged in the depth direction.
  • the tomographic image forming unit 34 forms a real-time tomographic image as a B-mode image (two-dimensional ultrasonic image) based on the received frame data.
  • the tomographic image is an image representing the tissue structure on the scanning plane (cross section).
  • the tomographic image forming unit 34 includes a digital scan converter as an electronic circuit.
  • the tomographic image forming unit 34 also has a function of combining a graphic image with a tomographic image. Image data of such a tomographic image (composite image) is sent to the display processing unit 36.
  • the generation and composition of the graphic image may be executed by the display processing unit 36 or may be executed by the control unit 48.
  • the memory 38 stores volume data acquired in the past.
  • the volume data is data acquired from the in-vivo three-dimensional space by, for example, an X-ray CT apparatus, an MRI apparatus, an ultrasonic diagnostic apparatus, or the like.
  • volume data is stored on the internal memory 38.
  • the volume data may be stored on an external storage medium, or the volume data may be stored on a file server or the like on the network.
  • the scanning surface 12 corresponds to a cross section (observation surface) in the three-dimensional space corresponding to the volume data.
  • the scanning plane 12 basically moves in a three-dimensional space.
  • the three-dimensional reference image forming unit 40 is configured by an image processor or the like.
  • the three-dimensional reference image forming unit 40 forms a three-dimensional reference image representing the inside of the living body based on the volume data.
  • the three-dimensional reference image includes a volume rendering image, a surface rendering image, and the like as a three-dimensional ultrasonic image.
  • the three-dimensional reference image of this embodiment includes a three-dimensional graphic image. Graphic synthesis may be executed in the display processing unit 36 or the like.
  • the graphic image included in the three-dimensional reference image is updated in real time based on the position information of the probe 10.
  • the three-dimensional reference image forming unit 40 includes a symbol representing a puncture path, and the position and posture of the symbol are updated in real time as the probe 10 moves.
  • the image data of the three-dimensional reference image is sent to the display processing unit 36.
  • the two-dimensional reference image forming unit 42 functions as an image forming unit, and is configured by an image processor or the like.
  • the two-dimensional reference image forming unit 42 forms the same cross-sectional image as the first two-dimensional reference image based on the volume data. That is, cross-sectional data corresponding to the scanning plane 12 is extracted from the volume data, and a tomographic image is formed based on the extracted cross-sectional data.
  • the tomographic image is the same cross-sectional image.
  • the two-dimensional reference image forming unit 42 also has a function of synthesizing a graphic image with the image. The function may be executed by the display processing unit 36 or the like.
  • the two-dimensional reference image forming unit 44 functions as an image forming unit, and is configured by an image processor or the like.
  • the two-dimensional reference image forming unit 44 has a function of forming an orthogonal cross-sectional image as the second reference image. That is, cross-sectional data corresponding to an orthogonal cross section crossing a predetermined depth point in the puncture route is extracted from the volume data, and a tomographic image is constructed based on the cross-sectional data.
  • the tomographic image is an orthogonal cross-sectional image. In the present embodiment, as will be described later, an orthogonal cross-sectional image representing a cross-section of the target tissue is generated.
  • the two-dimensional reference image forming unit 44 has a function of synthesizing a graphic image with the orthogonal cross-sectional image.
  • the function may be executed by the display processing unit 36 or the like.
  • Image data of the orthogonal cross-sectional image is sent to the display processing unit 36.
  • Reference image forming units other than the reference image forming units 40, 42, and 44 illustrated in FIG. 1 may be provided. When a 3D probe is used as the probe 10 and volume data is acquired thereby, each reference image may be formed based on the volume data.
  • an existing puncture path is represented on the B-mode tomographic image, the first two-dimensional reference image (same cross-sectional image), and the second two-dimensional reference image (orthogonal cross-sectional image), respectively.
  • An existing puncture route symbol and a scheduled puncture route symbol representing the planned puncture route are displayed. Each image including those symbols functions as a navigation image.
  • the B-mode tomographic image and the first two-dimensional reference image are generated by projecting the existing puncture path onto the observation plane (that is, the scanning plane) as the existing puncture path symbol. Projected images are synthesized. A crossing image is also displayed together with the projected image.
  • An existing puncture route symbol representing an existing puncture route and a scheduled puncture route symbol representing a planned puncture route are also synthesized and displayed on the three-dimensional ultrasonic image.
  • Such a three-dimensional ultrasonic image can also be called a navigation image.
  • the control unit 48 functions as symbol generation means (or graphic image generation means).
  • the tomographic image forming unit 34, the three-dimensional reference image forming unit 40, the two-dimensional reference image forming unit 42, and the two-dimensional reference image forming unit 44 may function as symbol generation means.
  • the display processing unit 36 may function as a symbol generation unit.
  • the display processing unit 36 is configured by an image processing processor or the like.
  • the display processing unit 36 has a function of synthesizing a plurality of input image data and thereby generating display screen data.
  • the display screen data is sent to the display 46.
  • a real-time tomographic image, the same cross-sectional image, an orthogonal cross-sectional image, and a three-dimensional reference image are displayed on the screen of the display unit 46.
  • Each image other than the real-time tomographic image is a reference image, and the contents thereof are also updated in real time.
  • the volume data is past data for the same subject, only the real-time tomographic image displays the current target tissue as it is.
  • the puncture needle image actually appears only in the real-time tomographic image.
  • the display 46 is configured by a liquid crystal display, an organic EL display, or the like.
  • the high-frequency treatment device main body 58 is a device that supplies a high-frequency signal to a plurality of puncture needle type treatment devices.
  • the high-frequency treatment apparatus main body 58 also has a function of selecting an electrode set to be actually used from a plurality of electrodes of a plurality of puncture needle type treatment devices, a function of cooling the plurality of puncture needle type treatment devices, and the like. .
  • Each configuration (each block) shown in FIG. 1 is basically configured by one or a plurality of processors, chips, electric circuits, etc., except for a part of a probe, a puncture needle, and the like.
  • One chip, processor, or electrical circuit may correspond to a plurality of configurations.
  • Each configuration may be realized by a software function. Such software may be executed on the CPU. All software functions may be realized by one processor, or a plurality of software functions may be realized by a plurality of processors.
  • the control unit 48 includes a CPU and a program.
  • the control unit 48 controls each component (each block) shown in FIG.
  • the control unit 48 includes a puncture history registration unit 50, a puncture history storage unit 52, and a scheduled puncture route calculation unit 54.
  • the puncture history registration unit 50 registers the puncture route or position information of the puncture needle at that point in the memory as a puncture record (puncture history) when each puncture is completed. Is a unit. For example, when it is determined that puncturing has been completed for a certain puncture needle, the scheduled puncture route at that time is registered as an existing puncture route. An existing puncture route is registered for each puncture needle.
  • the puncture history storage unit 52 is a storage area for storing information registered by the puncture history registration unit 50. Registration timing can be specified manually, or registration timing can be determined automatically. After all treatments are completed, the stored contents of puncture history storage unit 52 are erased. Such information may be stored separately. On the puncture history storage unit 52, coordinate information of an existing puncture route may be registered, or position information of the probe may be registered. The insertion amount, that is, the puncture depth may be registered on the puncture history storage unit 52. If such information is registered, when displaying an existing puncture path symbol, the actual depth can be expressed as the length of the symbol.
  • the scheduled puncture route calculation unit 54 is a module that calculates the puncture route 20 of the puncture needle 18 to be guided by the puncture adapter 16, that is, the planned puncture route, based on the position information output from the position calculation unit 26. For example, coordinate information of the planned puncture route on the scanning plane and coordinate information of the planned puncture route in the three-dimensional space are calculated. In any case, information for specifying the planned puncture route directly or indirectly in the three-dimensional space is calculated. The calculated information is sent to the three-dimensional reference image forming unit 40, the two-dimensional reference image forming unit 42, and the two-dimensional reference image forming unit 44 as necessary. Information registered in the puncture history storage unit 52 is also given to these reference image forming units 40, 42, 44.
  • the input unit 56 is configured by an operation panel, for example. It has input devices such as switches and trackballs.
  • the position information is measured by the magnetic field method. However, as described above, the position information may be measured using a technique such as optical measurement or measurement using radio waves. Good. It is also possible to use a device such as an acceleration sensor.
  • FIG. 2 shows an example of a puncture needle.
  • the puncture needle 18 shown in the figure is an instrument that performs high-frequency treatment.
  • FIG. 2 shows an enlarged view of the tip.
  • the puncture needle 18 is a bipolar high frequency treatment instrument. That is, two electrodes 62 and 64 are provided on both sides of the insulator 66.
  • Reference numeral 60 denotes a shaft body.
  • Reference numeral 68 denotes a tip having a spire shape.
  • treatment devices having other configurations.
  • two or three puncture needles are used simultaneously during treatment, and a radiofrequency ablation treatment is performed on the target (treatment target tissue).
  • FIG. 3 shows the puncture needle arrangement. Specifically, a state in which treatment of the target 70 is performed using three puncture needles (therapeutic instruments) 18A, 18B, and 18C is shown.
  • the three puncture needles are arranged so that the target 70 is surrounded by the tip portions of the three puncture needles 18A, 18B, and 18C, that is, so that they are arranged around the target 70.
  • a high frequency signal is supplied to them. Thereby, the cauterization treatment for the target 70 is executed.
  • the three puncture needles 18A, 18B, and 18C are inserted so that they are parallel, and their tips are aligned with each other (the same insertion amount). They will be placed).
  • the three puncture needles 18A, 18B, and 18C are arranged at equal intervals in the illustrated example. That is, a regular triangle is formed as viewed from the puncturing direction.
  • Various arrangements are selected according to the shape of the target 70 and the like.
  • treatment may be performed with two puncture needles.
  • the target is treated with two puncture needles.
  • FIG. 4 shows a three-dimensional reference image 72.
  • the three-dimensional reference image 72 may be referred to as a body mark.
  • the three-dimensional reference image 72 represents a three-dimensional space in the living body as a three-dimensional image. Examples of the expression method include a volume rendering method, a surface rendering method, and the like.
  • the three-dimensional reference image 72 has a target (target image) 74 that is a tumor or the like.
  • the three-dimensional reference image 72 includes a first existing puncture path symbol (first existing line) 76, a second scheduled puncture path symbol (second scheduled line) 78, and a scanning plane mark (scanning plane symbol) 77. is doing.
  • the first existing puncture route symbol 76 is generated based on the existing puncture route that is registered when the first puncture is completed.
  • the second scheduled puncture route symbol 78 is expressed three-dimensionally so as to belong within the plane of the scanning plane mark 77.
  • the second scheduled puncture route symbol 78 represents the puncture route of the puncture needle to be punctured from now on. Before performing the second puncture, it is possible to recognize the second puncture route by referring to the second scheduled puncture route symbol 78 while recognizing the first puncture route by referring to the first existing puncture route symbol 76. Is possible. When the position and posture of the probe on the body surface are changed, the scanning plane mark 77 and the second scheduled puncture path symbol 78 move accordingly.
  • the position and posture of the probe are determined by the user so that the second planned puncture route symbol 78 has an appropriate positional relationship with the first existing puncture route symbol 76.
  • the scanning plane mark 77 is displayed together with the second scheduled puncture path symbol 78, it is possible to intuitively easily recognize the orientation of the probe.
  • a blood vessel image may be displayed from the viewpoint of ensuring safety.
  • blood vessels may be displayed using Doppler information acquired in the three-dimensional space.
  • the first existing puncture route belongs to the near space
  • the first existing puncture route The symbol 76 may be highlighted. According to this, it becomes easy to make both the previous puncture route and the future puncture route belong together on the same scanning plane.
  • the rendering origin that is, the viewpoint
  • the line-of-sight direction can be determined along the puncture route.
  • FIG. 5 shows the three-dimensional reference image 72 shown in FIG. 4 again.
  • the same components as those shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The same applies to each figure described below.
  • the three-dimensional reference image 72 has a guide ball 82 as a target guide.
  • the guide sphere 82 is a sphere having the same size as the target image 74 or a sphere set outside the target image 74.
  • the entity is a graphic image.
  • guide balls 82 larger than the target image 74 are placed on the guide balls 82 in order to more easily recognize the mutual positional relationship between them. It is desirable to display while matching the centers.
  • each puncture path passes through the guide ball 82. Therefore, the positional relationship between them can be easily grasped.
  • the size of the guide sphere 82 or the ratio to the target image may be arbitrarily changed by the user.
  • a plurality of guide ball sets having the same center may be displayed.
  • the target may be automatically extracted, and the target may be highlighted based on the target, or the guide sphere may be generated based on the target.
  • the target may be specified by the user on the tomographic image or the three-dimensional reference image, and the target automatic extraction process may be executed accordingly.
  • FIG. 6 illustrates the display contents before the first puncture.
  • a puncture support image including a plurality of navigation images as shown in FIG. 6 is displayed.
  • a tomographic image (ultrasonic tomographic image) 86 the same cross-sectional image 88 as the first two-dimensional reference image, and the orthogonal as the second two-dimensional reference image.
  • a cross-sectional image 90A and a three-dimensional reference image 92 are displayed.
  • the tomographic image 86 is a real-time image generated by transmitting and receiving ultrasonic waves. It is an image representing the current state of the observation surface, that is, the scanning surface.
  • the puncture route is shown as a first scheduled puncture route symbol 98. It is a graphic figure. As described above, since the positional relationship between the probe main body and the puncture adapter is known (fixed), the first scheduled puncture route in the three-dimensional space can be specified from the position information of the probe.
  • the first planned puncture route symbol 98 passes through one side peripheral portion of the target 94.
  • Reference numeral 96 indicates a guide circle. The guide circle 96 represents a cross section of the guide sphere. Of course, such display may be performed as necessary.
  • the tomographic image 86 similar to the conventional one may be displayed.
  • the same cross-sectional image 88 is generated by extracting surface data corresponding to the scanning surface from volume data acquired in the past.
  • the volume data is data acquired by, for example, a CT apparatus.
  • the same cross-sectional image 88 is a CT tomographic image.
  • the target 100 appears on the same cross-sectional image 88.
  • a guide circle 102 showing a cross section of the guide sphere is displayed so as to surround it.
  • the first planned puncture route symbol 104 is displayed as a graphic element representing the puncture route. The position is not changed on the same cross-sectional image.
  • the center 200 of the target 100 is designated by the user or automatically detected during the generation of the guide sphere or guide circle. By such an operation, the coordinates of the center of the target in the three-dimensional space are specified.
  • an orthogonal cross section is defined as a plane passing through the center 200 and orthogonal to the first planned puncture path.
  • a cross-section symbol (cross-section line) 105 indicating an orthogonal cross-section is displayed on the same cross-sectional image 88.
  • the orthogonal cross section is also referred to as the C plane.
  • the orthogonal cross-sectional image 90A is an image representing an orthogonal cross-section corresponding to the cross-sectional symbol. That is, the plane data corresponding to the orthogonal cross section is cut out from the volume data, and the orthogonal cross sectional image 90A is generated based thereon.
  • Reference numeral 204 indicates a target
  • reference numeral 206 indicates the center of the target
  • reference numeral 202 indicates a guide circle as a cross section of the guide sphere.
  • Reference numeral 210 indicates a cross-sectional symbol (cross-sectional line) indicating the scanning plane. The section line 210 passes through the center 206.
  • a marker 208 as a first scheduled puncture path symbol is displayed on the orthogonal cross-sectional image 90A.
  • the marker 208 has a form indicating a specific coordinate, which is on the cross-sectional line 210, and in the illustrated example, near the inside of the guide circle 202. It shows the passing position of the puncture needle to be inserted.
  • the area to be displayed as an orthogonal cross section may be shifted in the vertical and horizontal directions.
  • the section line 210 is displayed at a position shifted from the center 206 in the orthogonal section image 90A.
  • the three-dimensional reference image 92 is the three-dimensional reference image shown in FIGS. It has a first existing puncture route symbol 76 representing the first puncture route, and a scanning plane mark 77 including the first existing puncture route symbol 76. Further, a guide sphere 82 as a three-dimensional sphere is included. The guide ball 82 contains a target. In this example, a puncture path is defined for the guide ball 82, not for the target itself.
  • each image shown in FIG. 6 is adjusted by the user so that the puncture route is in an appropriate position and posture with respect to the target or guide ball (guide circle). Adjusted.
  • each image is updated in real time.
  • the reference image generated therefrom is an image representing the past data.
  • the puncture needle When the first scheduled puncture route is correctly set by referring to the plurality of navigation images as described above, the puncture needle is inserted into the living body by guidance of the puncture adapter while maintaining the position and posture of the probe.
  • the insertion amount of the puncture needle can be specified visually on the tomographic image.
  • the insertion amount may be automatically detected by a sensor.
  • FIG. 7 illustrates the display contents after the first puncture is completed. This is displayed by puncture history registration for the first puncture.
  • the puncture history registration for example, the three-dimensional coordinates of the tip of the puncture needle are registered, or three-dimensional coordinate information indicating the entire puncture route calculated based on the insertion amount of the puncture needle is registered.
  • the first needle image 224 appears on the tomographic image 86.
  • the puncture needle is generally composed of a hard member, the echo from there is strong, and an image of the inserted needle appears on the tomographic image 86.
  • a first existing puncture path symbol 216 is displayed on the tomographic image 86. Specifically, the first existing puncture path symbol 216 is superimposed (synthesized) on the B-mode tomographic image.
  • the first existing puncture path symbol 216 is configured as an approximately linear graphic image, specifically, it includes a projection line 218 (which coincides with an intersection line described later in this example), a proximal marker 220, and A tip marker 222 is included.
  • the projection line 218 enters the end of the guide circle 96, and its tip passes near the target 94.
  • a tip marker 222 is displayed on the guide circle 96.
  • the proximal marker 220 is a marker indicating a predetermined location on the proximal side of the puncture needle.
  • the predetermined location is defined as the tail end of the puncture needle, the position on the body surface of the puncture needle, the scanning surface entry position of the puncture needle, and the like. It is sufficient if the distal end side and the proximal end side can be distinguished, and it is not necessary until the user recognizes the exact position of the proximal end.
  • the tip marker 222 represents the position of the tip of the puncture needle, the position of the center of the electrode portion at the tip, and the like. The position it shows is important in performing the treatment.
  • the modes of the markers 220 and 222 are different from each other, and in the illustrated example, the proximal marker is represented by a white circle and the distal marker is represented by a black circle. These are examples. You may make both size etc. different.
  • FIG. 7 shows a state immediately after registration for the first puncture. Since the first existing puncture route and the second scheduled puncture route match, only the first existing puncture route symbol 216 is displayed. The second scheduled puncture route symbol is not displayed yet.
  • the display position and display mode of the first existing puncture path symbol change (the puncture needle image changes in the same manner), and the second scheduled puncture path symbol appears on the screen so as to be interlocked with it ( The appearance position is the same as the position where the first existing puncture path symbol is displayed in FIG. 7).
  • the first existing puncture path symbol 76A does not move, the scanning plane mark 77 moves, and the second scheduled puncture path symbol appears after the probe movement starts. To do.
  • the state is also shown in FIG. 8 described later.
  • the first existing puncture path symbol 226 is also displayed on the same cross-sectional image 88.
  • the first existing puncture path symbol 226 includes the projection line 228 (similar to the intersection line described later), the proximal marker 230, and the distal marker 232 in the same manner as the first existing puncture path symbol 216 already described. Including. In the same cross-sectional image 88, the already described orthogonal cross-section line 105 and guide circle 102 are displayed. Even on the same cross-sectional image 88, the second scheduled puncture route symbol has not yet been displayed.
  • a first existing puncture path symbol 234 as a marker is displayed in the orthogonal cross-sectional image 90A. It is the projection point of the existing puncture path on the orthogonal cross section passing through the center of the target, and at the same time, the intersection of the orthogonal cross section and the first existing puncture path.
  • the three-dimensional reference image 92 also displays a first existing puncture path symbol 76A representing the first existing puncture path.
  • the first scheduled puncture route symbol is replaced with the first existing puncture route symbol at the time of puncture history registration after the puncture is completed, and the second scheduled puncture route symbol is later when the probe is moved thereafter.
  • the second scheduled puncture route symbol may be displayed together with the first existing puncture route symbol at the time of puncture history registration. According to the present embodiment, it is possible to avoid a situation in which two symbols are superimposed and displayed at the same position and it is difficult to identify them. In the present embodiment, for example, when the distance between the first existing puncture route and the second planned puncture route exceeds a predetermined value, the display of the second planned puncture route symbol may be started.
  • the first puncture needle when the first puncture needle is correctly inserted, the first puncture needle is released from the puncture adapter while maintaining the position and posture of the probe as much as possible. Thereafter, in order to set a second puncture path on the body surface, the position and posture of the probe on the body surface are adjusted again. In that case, preferably, an operation of translating the probe on the body surface while maintaining its posture is executed.
  • FIG. 8 illustrates the contents of an image displayed before the first puncture is completed and the second puncture is started.
  • a second scheduled puncture route symbol 236 is displayed together with the first existing puncture route symbol 216.
  • the position of the first existing puncture route symbol 216 shown in FIG. 8 is different from the position of the first existing puncture route symbol 216 shown in FIG. Specifically, in this example, the former corresponds to a translation of the latter.
  • the first puncture needle is present on the scanning plane (exactly in the vicinity of the space), and thus the first needle image 224 appears on the tomographic image 86.
  • the probe state is maintained so that the display state of the first needle image 224 is maintained or the first existing puncture path symbol 216 is continuously displayed.
  • the position of the probe is shifted in a direction along the scanning plane.
  • the second scheduled puncture route symbol 236 appears on the right side of the first existing puncture route symbol 216.
  • the first existing puncture path symbol 216 is displayed on the tomographic image 86, but such display may not be performed. Only the same B-mode tomographic image as in the past may be displayed. Even in such a case, setting of a future puncture route can be performed accurately by using a plurality of other reference images. Only a tomographic image in which a plurality of symbols can be combined and displayed may be displayed as a navigation image.
  • the first existing puncture route symbol 226 and the second scheduled puncture route symbol 238 are also displayed on the same cross-sectional image 88.
  • the first existing puncture path symbol 226 includes a projection line (intersection line), a distal end mark, and a proximal end mark.
  • the target defining the orthogonal cross section is taken over from the first planned puncture route to the second planned puncture route. That is, the orthogonal cross section is redefined as a cross section that passes through the center of the target and is orthogonal to the second scheduled puncture path.
  • the orthogonal cross-sectional image 90A is an image representing an orthogonal cross-section as described above.
  • a first existing puncture route symbol 234 and a second scheduled puncture route symbol 240 are displayed as markers on the orthogonal cross-sectional image 90A.
  • the first existing puncture path symbol 234 indicates a projection point or an intersection of the first existing puncture path on the orthogonal cross section. It is desirable to change the display mode of the first existing puncture route symbol 234 between the projection point and the intersection (passing point) and the projection point and the non-intersection (non-passing point). It is desirable that the display mode of the first existing puncture route symbol 234 and the display mode of the second scheduled puncture route symbol 240 are different.
  • a first existing puncture route symbol 76A and a second scheduled puncture route symbol 241 expressed in a three-dimensional manner are displayed.
  • the second scheduled puncture route is appropriately set with respect to the first existing puncture route.
  • the projection line crossing line
  • the base end mark the base end mark
  • the tip mark are displayed, so that the first existing puncture path is deviated from the scanning plane that is the observation plane.
  • FIG. 9 illustrates the display contents when the second puncture is completed.
  • a first existing puncture route symbol 216 and a second existing puncture route symbol 242 are displayed. That is, two puncture needles are inserted in parallel in the three-dimensional space so as to sandwich the target. Both insertion amounts are almost the same.
  • the first existing puncture path symbol 216 includes a projection line (intersection line), a distal marker, and a proximal marker.
  • a first needle image 224 is also displayed there.
  • the second existing puncture path symbol 242 includes a projection line (intersection line) 244, a distal marker 248, and a proximal marker 246.
  • the second needle image 250 is also displayed there.
  • the first existing puncture route symbol 226 and the second existing puncture route symbol 252 are also displayed on the same cross-sectional image 88. Similar to the first existing puncture route symbol, the second existing puncture route symbol 252 includes a projection line (intersection line) 253, a distal end marker 256, and a proximal end marker 254.
  • the first existing puncture path symbol 234 and the second existing puncture path symbol 258 are displayed on the guide circle 202 on the orthogonal cross-sectional image 90A.
  • the three-dimensional reference image 92 includes a first existing puncture route symbol 76A and a second actual puncture route symbol 259.
  • the second puncture needle is released from the puncture adapter. Thereafter, ablation treatment is performed on the target. Thereafter, the state of the target may be observed by ultrasonic diagnosis. After performing the ablation treatment, the two puncture needles are withdrawn from the living body.
  • the ultrasonic diagnostic system of the present embodiment is characterized by the above-described display mode of the existing puncture path symbol (a projection line as a projection image, an intersection line as an intersection image, etc.).
  • the display will be described in detail with reference to FIGS.
  • the planned puncture route When the observation surface is a scanning surface, the planned puncture route always belongs on the observation surface. This is because the puncture adapter defines the puncture route so that such a condition is satisfied. Therefore, basically, all of the planned puncture route symbols are always displayed on the tomographic image and the same cross-sectional image.
  • the entire existing puncture path belongs to the observation plane (scanning plane) only when the position and posture of the probe meet certain conditions. Therefore, when trying to display the existing puncture route as it is on the tomographic image and the same cross-sectional image without any special contrivance, the existing puncture route will not be displayed at all unless the existing puncture route intersects the scanning plane.
  • the existing puncture route if the existing puncture route intersects the scanning plane, the existing puncture route is displayed as a simple intersection. In such a display mode, it becomes difficult to recognize the spatial relationship between the existing puncture path and the scanning plane. Therefore, in the present embodiment, when displaying the existing puncture route, the projection image on the observation surface is displayed. When the observation surface is not a scanning surface, the planned puncture route may be displayed as a projection image.
  • FIG. 10 shows a three-dimensional space. This includes an observation surface 262 as a scanning surface. A virtual thickness is given to the observation surface 262, and a plate-like observation zone 264 is defined by the thickness. The center in the thickness direction is the observation surface 262. Half zones exist before and after the observation surface 262, respectively. The thickness is set by the user or automatically according to some parameter. It is desirable to vary the thickness according to the treatment status and treatment conditions.
  • a puncture route (specifically, an existing puncture route) 266 exists in the three-dimensional space 260.
  • the puncture path 266 passes through the observation surface 262.
  • the puncture path is a straight path between the proximal end 270 and the distal end 272.
  • a projected image 274 is defined by projecting the puncture path 266 onto the observation surface 262.
  • the projected image is displayed as a projection line that is a linear graphic figure.
  • a perpendicular line is dropped on the observation surface 262 from the base end 270, and the point where the observation plane 262 intersects the perpendicular is the base end of the projection image 274. Its proximal end is represented by a proximal marker 278.
  • a perpendicular line is dropped from the tip 272 onto the observation surface 262, and the point where the observation surface 262 and the perpendicular intersect is the tip of the projection image 274.
  • the tip is represented by a tip marker 280.
  • the proximal marker 278 and the distal marker 280 are displayed in different display modes. In the illustrated example, the proximal marker 278 is a white circle and the distal marker 280 is a black circle. Of course, those display modes are examples.
  • a portion that intersects (includes) the observation zone 264 is a line segment 268.
  • the line segment 268 is expressed as a thick line. Even if the positional relationship between the puncture path 266 and the observation surface 262 is unchanged, the size of the line segment 268 changes depending on the thickness.
  • An intersection image 276 is obtained by projecting the line segment 268 onto the observation surface 262 by the same method as described above. It is displayed as an intersection line.
  • the cross image 276 is expressed as a thick line.
  • the intersection image 276 is also a projection image itself, and exists on the projection image 274 described above. The cross image 276 is displayed only when the puncture path 266 crosses the observation zone 264.
  • the projected image 274 is displayed, but the intersection image 276 is not displayed. More specifically, when an intersection occurs, the intersection image 276 is displayed between both ends of the projection image 274, and the intersection image 276 has a length that is equal to or less than the length of the projection image 274.
  • the position of the puncture path 266 changes with respect to the observation surface 262
  • the position and length of the projection image 274 change accordingly
  • the position and length of the cross image 276 change accordingly.
  • the change of the cross image 276 includes the disappearance of the cross image 276.
  • the projection image 274 as described above is displayed as a projection line as the existing puncture path symbol shown in FIGS.
  • the existing puncture path symbol includes a proximal marker 278 and a distal marker 280 in addition to the projection image 274, and further includes an intersection image 276 as an intersection line when an intersection occurs.
  • a predetermined indicator group is also included in the existing puncture path symbol. According to such display of the existing puncture path symbol, even if the puncture path intersects the observation plane at one point, or even if the intersection itself does not occur, the space between the observation plane and the puncture path Can recognize the general relationship.
  • FIG. 11 shows a cross section of the observation zone 264.
  • the cross section is the surface to which the line segment in the puncture path 266 belongs.
  • the puncture path 266 intersects with the normal of the observation surface at an angle ⁇ .
  • FIG. 12 shows a first display example of the existing puncture path symbol.
  • an existing puncture route symbol 332 is displayed together with a scheduled puncture route symbol 292 in a broken line shape.
  • the existing puncture path symbol 332 includes a broken line projection line 274, a white circular proximal marker 278, a black circular distal marker 280, and a thick solid line intersection line 276.
  • the intersection line 276 is superimposed on the projection line 274.
  • a portion corresponding to the intersection line 276 in the projection line 274 may be hidden. That is, only the part that can be visually recognized may be generated as the projection line 274.
  • the proximal marker 278 belongs to the same cross-sectional image.
  • the guide circle is not shown.
  • the existing puncture path symbol as described above is further displayed on the tomographic image and the orthogonal cross-sectional image.
  • the projected image is, for example, one of a circle and a point.
  • the cross image is, for example, the other of the circle and the point.
  • the display mode of the planned puncture path symbol does not change on the same cross-sectional image, and the display mode of the existing puncture path symbol changes dynamically.
  • the existing puncture route symbol is parallel to the planned puncture route symbol at a predetermined interval on the same cross-sectional image.
  • the position and posture of the probe are adjusted so that the intersection line matches the projection line in the existing puncture path symbol. Note that the positional relationship between the planned puncture route and the existing puncture route viewed from the puncture adapter side can usually be easily recognized on the orthogonal cross-sectional image.
  • the existing puncture route is displayed as an image of a point or a circle instead of a line on the orthogonal cross-sectional image, the existing puncture route is correctly orthogonal to the orthogonal cross-section.
  • orthogonal cross-sectional images and three-dimensional images are useful when simultaneously observing a plurality of puncture paths.
  • FIG. 13 shows a second display example of the existing puncture path symbol.
  • the existing puncture route symbol 332 is displayed together with the scheduled puncture route symbol 292.
  • the projection line and the intersection line coincide (see reference numeral 276).
  • the whole area between the proximal marker 278 and the distal marker 280 is displayed as a thick line.
  • the existing puncture path belongs to the observation zone (a certain thickness range with reference to the scanning plane).
  • the proximal marker 278 is present on the edge of the same cross-sectional image (scanning plane).
  • FIG. 14 shows a third display example of the existing puncture route symbol.
  • the existing puncture route symbol 332 is displayed together with the scheduled puncture route symbol 292.
  • the display coordinates of the projection line and the display coordinates of the intersection line are the same.
  • the projection line is represented by a circle, and the intersection image is displayed as a point.
  • the proximal marker and the distal marker are not displayed. It can also be understood that the above circles and points are those markers. If the existing puncture path does not intersect the observation zone, no cross image is displayed. That is, the mode shown in FIG. 14 represents that the existing puncture path is completely orthogonal to the observation surface.
  • FIG. 15 shows a fourth display example of the existing puncture route symbol.
  • the existing puncture route symbol 298 is displayed together with the scheduled puncture route symbol 296.
  • the existing puncture path symbol 298 includes a dotted projection line 300, a thick solid intersection line 306, a proximal marker 302 represented by a large white circle, and a distal marker 304 represented by a small black circle.
  • the proximal marker is displayed outside the same cross-sectional image (scanning plane). Both ends of the scheduled puncture route symbol 296 protrude from the same cross-sectional image (scanning plane).
  • FIG. 16 shows another display form for the existing puncture path symbol.
  • the existing puncture path symbol 308 includes a projection image 310, a cross image 316, a proximal marker 318, and a distal marker 320.
  • the projected image 310 includes two line-shaped indicators 312 and 314 in the illustrated example.
  • each indicator 312 and 314 is composed of a plurality of triangular elements.
  • the direction of each element indicates the puncture direction.
  • the display mode (for example, color) of the indicator 312 indicates whether the section from the base end to the intersection is on the back side (back side, one side) or the front side (front side, other side) of the observation zone.
  • the display mode (for example, color) of the indicator 314 indicates whether the section from the base end to the intersection is on the front side (front side, other side) or the back side (back side, one side) of the observation zone. Yes.
  • the first color for example, gray
  • the second color for example, white
  • the viewpoint shown in FIG. 4 may be used as a reference.
  • the direction is identified by, for example, the control unit shown in FIG. However, when the crossing image has reached the base end or the front end, either indicator may not be displayed.
  • the display mode of the two indicators 312 and 314 may be changed according to the crossing angle of the existing puncture route to the observation surface.
  • the pitch between elements may be changed according to the conditions as shown in FIG.
  • the observation zone 264 is defined by giving a certain thickness to the observation surface.
  • a normal 334 is defined as a direction orthogonal to the observation plane.
  • the angle ⁇ is an angle formed by the puncture path 266 with respect to the normal line 334.
  • the inter-element pitch to be adopted is D and the initial value is C
  • the number of elements constituting each of the two indicators 312 and 314 may be determined from the size of the two sections existing on both sides of the intersection line in the projection line and the inter-element pitch D calculated as described above. Good.
  • coordinate information about each puncture route may be displayed, or distance information between puncture routes may be displayed.

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Abstract

医療システムとしての超音波診断システムにおいて、断面画像上に予定穿刺経路シンボルと共に既存穿刺経路シンボルが表示される。既存穿刺経路シンボルは、投影像、交差像、基端マーカー及び先端マーカーを含む。プローブの位置及び姿勢を変化させると、予定穿刺経路シンボルに対して既存穿刺経路シンボルの表示位置が変化し、また既存穿刺経路シンボルの表示態様が変化する。

Description

医療システム
　本発明は医療システムに関し、特に、複数の穿刺針の穿刺を支援する技術に関する。
　医療システムとしての超音波診断システムは医療の分野において広く用いられている。超音波診断システムは、診断のみならず、手術や治療においても利用される。例えば、組織の採取、薬剤の注入、組織の治療等において、穿刺針（Puncture Needle）を生体内に安全に挿入するために、超音波診断システムが利用される。具体的には、プローブに対して穿刺アダプタ（アタッチメント器具）が取り付けられ、その穿刺アダプタに対して穿刺針がセットされる。超音波画像を観察しながら、穿刺アダプタによって保持された穿刺針が生体内へ差し込まれる。穿刺アダプタは、一般に、ビーム走査面内に穿刺経路が含まれるように、穿刺針を案内する器具である。超音波画像上において、ターゲット像（例えば腫瘍像）及び穿刺針像を観察しながら、穿刺針を挿入する操作が行われる。例えば、ターゲットの中心に穿刺針の先端又は電極部が位置した時点で、穿刺針の挿入が停止され、その状態で所定の処置が実施される。
　近時、複数の穿刺針を用いた高周波治療が実用化されつつある。例えば、ターゲットの周辺又は内部に、複数の穿刺針における複数の先端部が配置された上で、それら複数の先端部が有する複数の電極部に高周波信号が供給される。これによりターゲットに対する焼灼治療が実施される。そのような治療用の穿刺針として、一対の電極を備えたバイポーラ型の治療器具が知られている。複数本の穿刺針を、例えば平行な位置関係をもって、しかもそれぞれの先端部を揃えて、生体内に配置することは容易ではなく、そのような手技を支援するシステムの実現が強く要望されている。
　なお、ナビゲーション技術あるいは診断支援技術として、リアルタイム画像としての超音波画像（一般には二次元断層画像）と共に、１又は複数の参照画像を表示する技術が知られている（例えば特許文献１を参照）。かかる技術では、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、三次元超音波診断装置等によって取得されたボリュームデータが利用される。そのボリュームデータ（過去に取得されたボリュームデータ）に基づいて、ビーム走査面を含む三次元空間を表した三次元画像、ビーム走査面と同一の断面を示す二次元参照画像、等が生成され、それらの画像が表示される。その場合、プローブを動かすと、そのプローブの位置及び姿勢に応じて、超音波画像の内容が変化し、同時に、三次元参照画像及び二次元参照画像の内容が変化する。
　複数の穿刺針を挿入する手技、特に、複数の穿刺針の相互関係を正確に定めながら、それらを順次挿入する手技、を支援するシステムの実現が要望されている。特許文献２、３、４、５には、穿刺を支援するシステムが開示されているが、それらのシステムは複数本の穿刺を支援するものではない。
　特許文献６には、複数の穿刺器具の挿入を支援するシステムが開示されている。このシステムは、現実空間内の状況を三次元画像として仮想的に再現するものである。例えば、その図１４Ｂに示された三次元画像は、ターゲットの中心及び形態を示す図形、最初に挿入された穿刺器具を表す仮想的な像、二番目に挿入された（挿入途中の）穿刺器具を表す仮想的な像、超音波断面を示す像、等を含んでいる。そのような三次元画像を形成するために、プローブ及び個々の穿刺器具についての位置情報が個別的に検出されている。
　しかしながら、特許文献６に開示されたシステムでは、個々の穿刺器具と、超音波プローブと、が完全に別体化されている。よって、ターゲットに対してそれらを個別的に位置決める必要がある。具体的には、例えば、ターゲットに対してプローブを正確に位置決める必要があり、また、ターゲットに対し個々の穿刺器具を個別的に正確に位置決める必要がある。
　特許文献６に開示された三次元画像中には、二番目に挿入される穿刺器具についての軌道を示すインジケータが含まれている。どの段階においてそのインジケータが三次元画像上に登場するのかは不明であるが、穿刺器具を実際に生体内に挿入するか、あるいは、体外において穿刺器具を挿入姿勢にしない限り、三次元画像上に軌道を示すインジケータは表示されないと解される。よって、最初の治療器具の挿入後、二番目の治療器具の使用を開始する前に、プローブの操作だけで、最初の穿刺経路（既存穿刺経路）に対して二番目の穿刺経路（予定穿刺経路）を空間的に定めることはできない。
　なお、特許文献７には、穿刺器具による治療範囲を画像上に表示する医療システムが開示されている。このシステムは複数本の穿刺に対応していないものである。
国際公開第２００４／０９８４１４号公報 特開２００７－２３６７６７号公報 特開２０１１－５０６２５号公報 特開２００８―６１８５８号公報 特開２０１３－２４０３６９号公報 米国特許出願公開第２０１３／０１９７３５７号明細書 特開２００６－３２６１２８号公報
　本発明の目的は、複数の穿刺針の挿入を支援することにある。あるいは、穿刺済みの穿刺針に対して、これから穿刺を行う穿刺針についての穿刺経路を適切かつ容易に設定できるようにすることにある。あるいは、穿刺アダプタへの穿刺針のセットを要することなく、既に穿刺が完了している穿刺経路に対して、これから穿刺を行う穿刺針についての穿刺経路を正しく設定できるようにすることにある。
　本発明に係る超音波診断装置は、生体内の三次元空間に挿入される複数の穿刺針を順番に案内するための穿刺アダプタを有する超音波プローブと、前記超音波プローブによりリアルタイムで取得されたデータに基づいて、又は、前記三次元空間から過去に取得されたデータに基づいて、前記三次元空間内に設定された観察面を表す断面画像を形成する画像形成手段と、これから穿刺を行う穿刺針についての予定穿刺経路を示す予定穿刺経路シンボルと、穿刺完了後の穿刺針についての既存穿刺経路を示す既存穿刺経路シンボルと、を生成するシンボル生成手段と、前記断面画像、前記予定穿刺経路シンボル、及び、前記既存穿刺経路シンボルを含むナビゲーション画像を表示する表示器と、を含み、前記シンボル生成手段は、前記観察面に対して仮想的な厚みを与えることにより観察ゾーンを定義し、前記既存穿刺経路シンボルは、前記既存穿刺経路を前記観察面に投影することにより生成される投影像であり、前記投影像には、前記既存穿刺経路の内で前記観察ゾーンと交差している交差部分を表す交差像が含まれる、ことを特徴とするものである。
　１回目の穿刺（１本目の穿刺針の挿入）が完了し、２回目の穿刺（２本目の穿刺針の挿入）を行う前に、ナビゲーション画像を参照することにより、既存穿刺経路と予定穿刺経路の空間的関係を認識できる。つまり、ナビゲーション画像上において、既存穿刺経路シンボルと予定穿刺経路シンボルとが適切な位置関係となるように、例えば、以下に説明する交差像が投影像の全体にわたって表示されるように、プローブの位置及び姿勢が調整される。その調整完了後に実際に穿刺が実行される。３回目以降の穿刺（３本目以降の穿刺針の挿入）においても同様である。上記構成によれば、ナビゲーション画像の参照により、複数の穿刺針をターゲット組織に対して正しくしかも安全に位置決めることができる。
　観察面が走査面（超音波ビーム走査面）に相当する場合、断面画像は、超音波プローブによってリアルタイムで取得された走査面データに基づいて生成され、あるいは、超音波診断装置、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置等によって三次元空間から過去に取得されたボリュームデータ（そこから切り出された走査面相当のデータ）に基づいて生成される。プローブの位置情報を取得すれば、その位置情報から三次元空間内における走査面の位置が特定される。プローブを動かすと、生体中の三次元空間内において走査面の位置及び姿勢が変化する。走査面は通常、予定穿刺経路を含む面である（穿刺アダプタは通常、そのような条件が満たされるように穿刺針を保持及び案内する）。断面画像上に既存穿刺経路シンボル及び予定穿刺経路シンボルが表示される場合、プローブを動かすと、予定穿刺経路シンボルは動かずに、既存穿刺経路シンボルの表示位置や表示態様が変化することになる。
　既存穿刺経路シンボルは既存穿刺経路（実績穿刺経路）を表す表示要素又はグラフィックオブジェクトであり、予定穿刺経路シンボルは予定穿刺経路を表す表示要素又はグラフィックオブジェクトである。それぞれの経路は基本的に直線であるから、それぞれのシンボルの形態は基本的には直線状である。既存穿刺経路シンボルは、望ましくは、穿刺針ごとにその穿刺が完了した時点以降に表示される。より望ましくは、穿刺完了時点で又はそれ以降に、予定穿刺経路シンボルが既存穿刺経路シンボルに変化する。
　既存穿刺経路シンボルは、観察面上への既存穿刺経路の投影像として構成される。観察面上における投影像の位置、方向及びサイズから、観察面と既存穿刺経路の空間的関係を直感的に認識できる。しかも、既存穿刺経路が観察面と交差している場合（つまり既存穿刺経路が観察面のいずれかの箇所を貫通し又はそれに属する場合）、投影像には交差像が含まれるので、交差像の有無、交差像の位置、交差像のサイズから、観察面と既存穿刺経路との間の具体的な関係、つまり交差の有無、交差角度、交差位置等を認識できる。このように、既存穿刺経路シンボルとして、投影像及び交差像を表示することにより、既存穿刺経路と予定穿刺経路の空間的な関係をより正確に、より具体的に、認識することが可能である。交差像が投影像の全体に及ぶ場合、観察ゾーン内に既存穿刺経路が属していると判断できる。その判断精度を高めるために、観察ゾーンの厚みを徐々に小さくするようにしてもよい。
　望ましくは、前記投影像は、前記既存穿刺経路が前記観察面に対して非直交関係にある場合に投影ラインとして表現され、前記交差像は、前記既存穿刺経路が前記観察面に対して交差関係且つ非直交関係にある場合に、前記投影ライン上の交差ラインとして表現される。望ましくは、前記交差ラインは、前記投影ラインの長さ以下の長さを有し、前記投影ラインの両端間に表示される。投影ライン上に交差ラインを重畳表示するようにしてもよいし、交差ラインに相当する部分が欠落した投影ラインを表示するようにしてもよい。観察面内に既存穿刺経路が完全に属する場合、交差ラインが投影ラインの全体に及ぶことになる。その場合、投影ラインを非表示としてもよい。
　望ましくは、前記シンボル生成手段は、前記既存穿刺経路が前記観察面の後側から前側へ貫いているのか前記既存穿刺経路が前記観察面の前側から後側へ貫いているのかを識別し、その識別結果に従って前記投影ラインの表示形態を変化させる。この構成によれば、観察面との関係で、既存穿刺経路の向き（穿刺針進行方向）を正しく認識できる。観察面を基準として見て、後側は一方側であり、前側はそれとは反対側であり、つまり他方側である。
　望ましくは、前記投影ラインは、前記既存穿刺経路の内で前記観察面の前側に存在する部分を表す前側インジケータと、前記既存穿刺経路の内で前記観察面の後側に存在する部分を表す後側インジケータと、を含む。この構成によれば２つのインジケータの対比観察により既存穿刺経路の向きをより正確に認識できる。
　望ましくは、前記既存穿刺経路シンボルは、前記既存穿刺経路の基端を示す基端マーカーと、前記既存穿刺経路の先端を示す先端マーカーと、を含む。基端マーカーは、穿刺針の実際の基端、穿刺針における体表相当の位置、あるいは、穿刺針における基端側の所定の位置を表すマーカーであってもよい。先端マーカーは、穿刺針における先端あるいは電極位置を示すマーカーであってもよい。
　望ましくは、前記投影像は、前記既存穿刺経路が前記観察面に対して直交関係にある場合に投影点を表す形態で表現され、前記交差像は、前記既存穿刺経路が前記観察面に対して交差関係にあり且つ直交関係にある場合に交差点を表す形態で表現される。それらの形態として、点、円、その他の図形をあげることができる。
　望ましくは、前記観察面は前記三次元空間内において前記超音波プローブによって形成されるビーム走査面に対応し、先の穿刺の完了後且つ次の穿刺の開始前の調整過程において、前記プローブの位置及び姿勢が変更された場合に、前記ナビゲーション画像内において前記予定穿刺経路シンボルの表示態様が維持されつつ前記既存穿刺経路シンボルの表示態様が変化する。
　上記の画像形成手段及びシンボル生成手段が、それぞれ、専用プロセッサ、汎用プロセッサ等のプログラマブルデバイスによって構成されてもよい。画像形成手段とシンボル生成手段とが単一のプロセッサによって構成されてもよい。プロセッサを画像形成手段及びシンボル生成手段として機能させるプログラムが、可搬型記憶媒体又はネットワークを介して、医療システムにインストールされてもよい。
本発明に係る超音波診断システムの実施形態を示すブロック図である。 治療用穿刺針の一例を示す図である。 複数本の穿刺が行われた状態を示す図である。 三次元参照画像の一例を示す図である。 ターゲットシンボルとしてのガイド球を示す図である。 １本目の穿刺を行う前の表示内容の一例を示すである。 １本目の穿刺が完了した時点での表示内容の一例を示す図である。 ２本目の穿刺が行われる前の表示内容の一例を示す図である。 ２本目の穿刺が完了した後の表示内容の一例を示す図である。 観察面を含む観察ゾーンを示す図である。 観察ゾーンと既存穿刺経路との関係を示す図である。 既存穿刺経路シンボル（投影像）の第１表示例を示す図である。 既存穿刺経路シンボルの第２表示例を示す図である。 既存穿刺経路シンボルの第３表示例を示す図である。 既存穿刺経路シンボルの第４表示例を示す図である。 既存穿刺経路シンボルの他の形態を示す図である。 インジケータ要素ピッチの計算方法を示す図である。
　以下、本発明の好適な実施形態を説明する。
　図１には、医療システムとしての超音波診断システムがブロック図として示されている。この超音波診断システムは、複数の穿刺針の穿刺を支援する機能を備えている。個々の穿刺針は例えば治療用の穿刺器具である。
　図１において、プローブ１０は、本実施形態において、生体の表面上に当接して用いられる超音波送受波器である。プローブ１０は、図示されていないプローブケーブルを介して超音波診断システム本体に接続されている。プローブ１０は、複数の振動素子からなる１Ｄアレイ振動子を有している。もちろん、２Ｄアレイ振動子を設けることも可能である。アレイ振動子により超音波ビームが形成され、その超音波ビームを電子走査することにより、走査面１２が形成される。走査面１２は、二次元データ取込領域であり、観察面とも言える。
　図１において、ｒは深さ方向すなわちビーム方向を表しており、θは電子走査方向を表している。電子走査方式として、電子リニア走査方式、電子セクタ走査方式、等が知られている。
　走査面１２上にはターゲットの断面１４が現れている。プローブ１０は、ユーザー（医師、検査技師等）によって保持されるプローブ本体１０Ａを有し、それには穿刺アダプタ１６が着脱自在に取り付けられている。穿刺アダプタ１６は、プローブ本体１０Ａに対して、一定の距離且つ角度をもって、穿刺針１８を保持及び案内する金具である。図１においては、穿刺方向すなわち穿刺経路が符号２０で示されている。図１においては、ターゲットの断面１４を穿刺経路２０が通過している。実際の穿刺経路が走査面１２内に含まれるように、つまり、穿刺針が走査面１２内を前進運動するように、穿刺アダプタ１６によって穿刺針１８が保持される。穿刺アダプタ１６に挿入量を検出するセンサを設けるようにしてもよい。穿刺アダプタに、穿刺角度及び穿刺針保持位置を可変するための機構を設けてもよい。そのような場合には、穿刺角度及び穿刺針保持位置がセンサ等によって検出される。図示の例においては、プローブ１０と穿刺経路２０との位置関係は常に一定である。後に説明するように、穿刺針１８自体にその位置情報を検出するためのセンサを設けるようにしてもよい。
　プローブ１０は磁気センサ２２を備えている。この磁気センサ２２は、三次元空間内におけるプローブ１０の位置及び姿勢を検出するものである。三次元空間内に配置された磁場発生器２４は、Ｘ軸磁場、Ｙ軸磁場及びＺ軸磁場を発生する機能を有し、磁気センサ２２はそれらの磁場を検出することにより、各軸方向の位置及び各軸回りの回転角度を検出する。具体的には、位置演算部２６が、磁気センサ２２の出力信号に基づいて、プローブ１０の位置及び姿勢を示す位置情報を演算している。位置演算部２６は磁場発生器２４のコントローラとしても機能する。磁気センサ２２、磁場発生器２４及び位置演算部２６によって、側位システム２８が構成されている。測位方式として、上記磁気方式の他、光学的方式、電磁波方式、その他があげられる。
　送信部３０は送信ビームフォーマーとして機能する電子回路である。送信部３０からアレイ振動子に対して複数の送信信号が並列的に供給されている。これによりアレイ振動子上において送信ビームが形成される。受信時において、生体内からの反射波がアレイ振動子にて受波される。これにより、複数の振動素子から複数の受信信号が受信部３２へ送られる。受信部３２は受信ビームフォーマーとして機能する電子回路である。受信部３２は複数の受信信号に対する整相加算処理により、受信ビームに相当するビームデータを生成する。そのビームデータは、図示されていない信号処理モジュールを経由して、断層画像形成部３４へ送られている。
　断層画像形成部３４は画像形成手段として機能するものであり、それは画像処理プロセッサ等により構成される。断層画像形成部３４には、複数の受信フレームデータが順次入力される。１つの受信フレームデータは、電子走査方向に並ぶ複数のビームデータにより構成される。各ビームデータは、深さ方向に並ぶ複数のエコーデータにより構成される。
　断層画像形成部３４は、受信フレームデータに基づいて、Ｂモード画像（二次元超音波画像）としてのリアルタイム断層画像を形成する。その断層画像は、走査面（断面）上の組織構造を表した画像である。断層画像形成部３４は電子回路としてのデジタルスキャンコンバータを備えている。また、本実施形態においては、断層画像形成部３４はグラフィック画像を断層画像に合成する機能も備えている。そのような断層画像（合成画像）の画像データが表示処理部３６へ送られている。グラフィック画像の生成及び合成が表示処理部３６において実行されてもよいし、また制御部４８において実行されてもよい。
　メモリ３８には過去に取得されたボリュームデータが格納されている。ボリュームデータは、例えばＸ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、超音波診断装置等により、生体内三次元空間から取得されたデータである。本実施形態においては、内部のメモリ３８上にボリュームデータが格納されている。これに代えて、ボリュームデータが外部の記憶媒体上に格納されていてもよく、またボリュームデータがネットワーク上におけるファイルサーバー等に格納されていてもよい。
　走査面１２は、ボリュームデータに対応する三次元空間内の断面（観察面）に相当する。走査面１２は基本的には三次元空間内を運動する。
　三次元参照画像形成部４０は、画像処理プロセッサ等により構成される。三次元参照画像形成部４０は、ボリュームデータに基づいて、生体内を表す三次元参照画像を形成する。三次元参照画像には、三次元超音波画像としてのボリュームレンダリング画像、サーフェイスレンダリング画像、等が含まれる。本実施形態の三次元参照画像には、三次元グラフィックイメージも含まれる。グラフィックの合成が表示処理部３６等において実行されてもよい。三次元参照画像に含まれているグラフィックイメージは、プローブ１０の位置情報に基づいてリアルタイムで更新される。例えば、三次元参照画像形成部４０は、後述するように、穿刺経路を表すシンボルを含んでおり、そのシンボルの位置及び姿勢がプローブ１０の動きに伴ってリアルタイムで更新される。三次元参照画像の画像データは表示処理部３６へ送られている。
　二次元参照画像形成部４２は画像形成手段として機能し、それは画像処理プロセッサ等により構成される。二次元参照画像形成部４２は、ボリュームデータに基づいて第１の二次元参照画像として同一断面画像を形成する。すなわち、ボリュームデータから、走査面１２に対応する断面データが抽出され、それに基づいて断層画像が形成される。その断層画像が同一断面画像である。二次元参照画像形成部４２はその画像に対してグラフィック画像を合成する機能も有している。その機能が表示処理部３６等で実行されてもよい。
　二次元参照画像形成部４４は画像形成手段として機能し、それは画像処理プロセッサ等により構成される。二次元参照画像形成部４４は、第２の参照画像として直交断面画像を形成する機能を有している。すなわち、ボリュームデータから、穿刺経路における所定の深さ地点を横切る直交断面に相当する断面データが取り出され、それに基づいて断層画像が構成される。その断層画像が直交断面画像である。本実施形態では、後に説明するように、ターゲット組織の横断面を表す直交断面画像が生成されている。二次元参照画像形成部４４は、その直交断面画像に対してグラフィック画像を合成する機能を有している。その機能が表示処理部３６等によって実行されてもよい。直交断面画像の画像データが表示処理部３６へ送られている。図１に示す参照画像形成部４０，４２，４４以外の他の参照画像形成部が設けられてもよい。プローブ１０として３Ｄプローブを利用し、それによってボリュームデータが取得される場合、そのボリュームデータに基づいて各参照画像が形成されてもよい。
　後に説明するように、Ｂモード断層画像、第１の二次元参照画像（同一断面画像）、及び、第２の二次元参照画像（直交断面画像）の上には、それぞれ、既存穿刺経路を表す既存穿刺経路シンボル、及び、予定穿刺経路を表す予定穿刺経路シンボル、が表示される。それらのシンボルを含む各画像はそれぞれナビゲーション画像として機能する。本実施形態では、Ｂモード断層画像及び第１の二次元参照画像に対しては、それぞれ、既存穿刺経路シンボルとして、既存穿刺経路を観察面（つまり走査面）上へ投影することにより生成される投影像が合成される。その投影像と共に交差像も表示される。三次元超音波画像にも、既存穿刺経路を表す既存穿刺経路シンボル、及び、予定穿刺経路を表す予定穿刺経路シンボル、が合成表示される。そのような三次元超音波画像もナビゲーション画像と言いうる。本実施形態においては、制御部４８がシンボル生成手段（又はグラフィック画像生成手段）として機能している。もっとも、断層画像形成部３４、三次元参照画像形成部４０、二次元参照画像形成部４２及び二次元参照画像形成部４４がそれぞれシンボル生成手段として機能してもよい。表示処理部３６がシンボル生成手段として機能してもよい。
　表示処理部３６は、画像処理プロセッサ等により構成される。表示処理部３６は、入力される複数の画像データを合成し、これにより表示画面データを生成する機能を有している。表示画面データは表示器４６に送られる。表示器４６の画面上には、本実施形態において、リアルタイム断層画像、同一断面画像、直交断面画像、及び、三次元参照画像、が表示される。リアルタイム断層画像以外の各画像は参照画像であり、それらもリアルタイムでその内容が更新される。但し、ボリュームデータは同一被検者についての過去のデータであるから、現在のターゲット組織をそのまま表示しているのはリアルタイム断層画像だけである。実際に穿刺針像が登場するのもリアルタイム断層画像だけである。表示器４６は、液晶表示器、有機ＥＬ表示器等により構成される。
　高周波治療装置本体５８は、本実施形態において、複数の穿刺針型治療器に対して高周波信号を供給する装置である。高周波治療装置本体５８は、複数の穿刺針型治療器が有する複数の電極の中から実際に使用する電極セットを選択する機能、複数の穿刺針型治療器を冷却する機能、等も備えている。
　なお、図１に示される各構成（各ブロック）は、プローブや穿刺針等の一部を除いて、基本的に、１又は複数のプロセッサ、チップ、電気回路等により構成される。１つのチップ、プロセッサ又は電気回路が複数の構成に相当してもよい。それぞれの構成がソフトウエアの機能により実現されてもよい。そのようなソフトウエアはＣＰＵにおいて実行されてもよい。１つのプロセッサにより全てのソフトウエア機能が実現されてもよいし、複数のプロセッサにより複数のソフトウエア機能が実現されてもよい。
　制御部４８は、ＣＰＵ及びプログラムによって構成されるものである。制御部４８は、図１に示される各構成（各ブロック）の制御をしている。制御部４８は、穿刺履歴登録部５０、穿刺履歴記憶部５２、及び、予定穿刺経路演算部５４を有している。穿刺履歴登録部５０は、複数本の穿刺を行う過程において、個々の穿刺が完了した時点において、その時点での穿刺針の穿刺経路あるいは位置情報を穿刺実績（穿刺履歴）としてメモリ上に登録するユニットである。例えば、ある穿刺針について穿刺が完了したことが判定された場合、その時点における予定穿刺経路が既存穿刺経路として登録されることになる。個々の穿刺針毎に既存穿刺経路が登録される。穿刺履歴記憶部５２は、穿刺履歴登録部５０によって登録される情報を格納する記憶領域である。登録タイミングをマニュアルで指定することができ、あるいは登録タイミングを自動的に判定することが可能である。すべての治療が完了した後において、穿刺履歴記憶部５２の記憶内容が消去される。そのような情報が別途保存されてもよい。穿刺履歴記憶部５２上に、既存穿刺経路の座標情報が登録されてもよいし、プローブの位置情報が登録されてもよい。穿刺履歴記憶部５２上に、挿入量すなわち穿刺の深さが登録されてもよい。そのような情報が登録されれば、既存穿刺経路シンボルを表示する場合に、実際の深さをシンボルの長さとして表現することが可能である。
　予定穿刺経路演算部５４は、位置演算部２６から出力される位置情報に基づいて、穿刺アダプタ１６によってこれから案内される穿刺針１８の穿刺経路２０すなわち予定穿刺経路を演算するモジュールである。例えば、走査面上の予定穿刺経路の座標情報、及び、三次元空間内の予定穿刺経路の座標情報が演算される。いずれにしても、三次元空間において予定穿刺経路を直接的に又は間接的に特定するための情報が演算される。演算された情報は、必要に応じて、三次元参照画像形成部４０、二次元参照画像形成部４２、及び、二次元参照画像形成部４４へ送られる。それらの参照画像形成部４０，４２，４４には、穿刺履歴記憶部５２に登録された情報も与えられている。
　入力部５６は、例えば、操作パネルにより構成される。それはスイッチ、トラックボール等の入力デバイスを有している。なお、本実施形態においては、磁場方式によって位置情報が計測されていたが、上記のとおり、光学的な計測、電波を利用した計測、等の手法を用いて位置情報を計測するようにしてもよい。また、加速度センサ等のデバイスを利用することも可能である。
　以下において、上述した各構成及びその動作を更に詳しく説明する。
　図２には、穿刺針の一例が示されている。図示されている穿刺針１８は、高周波治療を行う器具である。図２にはその先端部が拡大図として示されている。穿刺針１８はバイポーラ型の高周波治療器具である。すなわち、絶縁体６６を間においてその両側に２つの電極６２，６４が設けられている。符号６０は軸体を示している。符号６８は尖塔形を有する先端チップを示している。もちろん、他の構成をもった治療器具を利用することも可能である。本実施形態では、以下に説明するように、治療時に、二本又は三本の穿刺針が同時に使用され、それらによってターゲット（治療対象組織）に対する高周波焼灼治療が実行される。
　図３には、穿刺針配列が示されている。具体的には、三本の穿刺針（治療器具）１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃを用いてターゲット７０の治療を行う場合の様子が示されている。図示の例においては、ターゲット７０が三本の穿刺針１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃの先端部によって囲まれるように、すなわち、ターゲット７０の周囲にそれらが配置されるように、三本の穿刺針が配列されている。そのような状態において、全電極中の全部又は一部が選択され、それらに高周波信号が供給される。これによってターゲット７０に対する焼灼治療が実行される。
　上記のような配列を実現する場合、基本的には、三本の穿刺針１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃが平行になるようにそれらが挿入され、且つ、それらの先端が互いに揃うように（同じ挿入量となるように）、それらが配置される。三本の穿刺針１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃは、図示の例において、均等間隔をもって配置されている。すなわち、穿刺方向から見て正三角形が構成されている。ターゲット７０の形状等に応じて様々な配列が選択される。
　なお、二本の穿刺針によって治療が行われてもよい。以下の説明では、二本の穿刺針によってターゲットの治療を行う場合を前提としている。
　図４には、三次元参照画像７２が示されている。三次元参照画像７２がボディマークと称されることもある。三次元参照画像７２は、生体内における三次元空間を三次元画像として表現したものである。その表現方式として、ボリュームレンダリング法、サーフェイスレンダリング法、その他があげられる。三次元参照画像７２は、腫瘍等であるターゲット（ターゲット像）７４を有している。また、三次元参照画像７２は、第１既存穿刺経路シンボル（第１既存ライン）７６、第２予定穿刺経路シンボル（第２予定ライン）７８、及び、走査面マーク（走査面シンボル）７７を有している。第１既存穿刺経路シンボル７６は、１本目の穿刺が完了した時点で登録される既存穿刺経路に基づいて生成される。第２予定穿刺経路シンボル７８は、走査面マーク７７の面内に属するように三次元表現されている。第２予定穿刺経路シンボル７８は、これから穿刺を行う穿刺針の穿刺経路を表すものである。２本目の穿刺を行う前に、第１既存穿刺経路シンボル７６の参照によって１本目の穿刺経路を認識しながら、第２予定穿刺経路シンボル７８の参照により、二本目の穿刺経路を認識することが可能である。体表上におけるプローブの位置及び姿勢を変更すると、それに伴って走査面マーク７７及び第２予定穿刺経路シンボル７８が運動する。第１既存穿刺経路シンボル７６に対して第２予定穿刺経路シンボル７８が適正な位置関係となるように、プローブの位置及び姿勢がユーザーによって定められる。この場合において、第２予定穿刺経路シンボル７８と共に走査面マーク７７が表示されるため、プローブの向き等を直感的に容易に認識することが可能である。
　なお、三次元参照画像７２内に、ターゲット像７４に加えて他の組織を表示させてもよく、その場合においては、安全性の確保の観点から、血管像が表示されてもよい。その場合、三次元空間内において取得されたドプラ情報を利用して血管の表示を行うようにしてもよい。また、走査面マーク７７を中心としてその厚み方向に一定の厚さをもった近傍空間（観察ゾーン）を定義し、その近傍空間内に第１既存穿刺経路が属した場合、第１既存穿刺経路シンボル７６のハイライト表示等を行うようにしてもよい。これによれば、同じ走査面上に、先の穿刺経路と今後の穿刺経路の両方を共に属させることが容易となる。
　三次元参照画像７２の構築に際しては、様々な方位にレンダリング原点（すなわち視点）を定めることが可能である。その例が符号８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃで示されている。例えば、符号８０Ｂで示すように、穿刺経路に沿って視線方向を定めることも可能である。
　図５には、図４に示した三次元参照画像７２が再び示されている。図５において、図４に示した構成と同様の構成には同一符号を付し、その説明を省略する。このことは以下に説明する各図においても同様である。
　図５において、三次元参照画像７２はターゲットガイドとしてのガイド球８２を有している。ガイド球８２はターゲット像７４と同じサイズをもった球体、あるいは、ターゲット像７４の外側に設定された球体である。その実体はグラフィックイメージである。例えば、ターゲット像７４が三次元参照画像７２上において不鮮明な場合、その境界あるいは形態を明確に表示するためにターゲットと同じサイズをもったガイド球８２を表示するのが望ましい。あるいは、ターゲット像７４の外側周囲に複数の穿刺針の配置を行わなければならない場合、それらの相互の位置関係の認識をより容易化するために、ターゲット像７４よりも大きなガイド球８２をそれらの中心を一致させつつ表示するのが望ましい。これによれば、図示されるように、ガイド球８２を各穿刺経路が通過していることを三次元的に直感的に認識できる。よって、それらの位置関係を容易に把握できる。ガイド球８２のサイズあるいはターゲット像に対する比率をユーザーによって任意に変更できるように構成してもよい。また中心を同一にした多重のガイド球セットを表示してもよい。
　なお、ボリュームデータにおいて、ターゲットを自動的に抽出し、それに基づいてターゲットを強調表示してもよいし、またそれに基づいてガイド球を生成するようにしてもよい。断層画像上又は三次元参照画像上で、ユーザーによりターゲットを特定させ、それに従ってターゲット自動抽出処理を実行させてもよい。
　図６には、１本目の穿刺を行う前の表示内容が例示されている。個々の穿刺操作においては、図６に示されるような複数のナビゲーション画像を含む穿刺支援画像が表示される。具体的には、画面８４上には、図示の例において、断層画像（超音波断層画像）８６、第１の二次元参照画像としての同一断面画像８８、第２の二次元参照画像としての直交断面画像９０Ａ、及び、三次元参照画像９２が表示されている。
　断層画像８６は、超音波の送受波により生成されるリアルタイム画像である。それは、観察面つまり走査面の現在の様子を表す画像である。断層画像８６上には、穿刺経路が第１予定穿刺経路シンボル９８として示されている。それはグラフィック図形である。上述したようにプローブ本体と穿刺アダプタとの位置関係は既知（固定）であるため、プローブの位置情報から、三次元空間内における第１予定穿刺経路を特定することが可能である。図６においては、第１予定穿刺経路シンボル９８がターゲット９４の一方側周辺部分を通過している。符号９６はガイド円を示している。ガイド円９６は、ガイド球の断面を表すものである。もちろん、そのような表示は必要に応じて行えばよいものである。従来同様の断層画像８６を表示するだけでもよい。
　同一断面画像８８は、過去に取得されたボリュームデータから、走査面に対応する面データを取り出すことにより生成される。ボリュームデータは例えばＣＴ装置によって取得されたデータであり、その場合、同一断面画像８８はＣＴ断層画像となる。同一断面画像８８上には、ターゲット１００が現れている。それを取り囲むようにガイド球の断面を示すガイド円１０２が表示されている。同一断面画像８８上においても、穿刺経路を表すグラフィック要素として第１予定穿刺経路シンボル１０４が表示されている。同一断面画像上において、その位置は不変である。プローブを動かすと、第１予定穿刺経路シンボル１０４は動かず、ターゲット１００及びガイド円１０２の位置が変化する。ターゲット１００の中心２００はガイド球又はガイド円の生成段階においてユーザーにより指定され、あるいは、自動的に検出される。そのような動作により、三次元空間内におけるターゲットの中心の座標が特定される。
　本実施形態では、中心２００を通り、且つ、第１予定穿刺経路に直交する面として、直交断面が定義される。同一断面画像８８上には、直交断面を示す断面シンボル（断面ライン）１０５が表示されている。直交断面はＣ面とも称される。
　直交断面画像９０Ａは、断面シンボルに対応する直交断面を表す画像である。すなわち、ボリュームデータから直交断面に相当する面データが切り出され、それに基づいて直交断面画像９０Ａが生成される。プローブの動きに従って直交断面が生体内で運動すると、直交断面画像の内容が変化する。符号２０４はターゲットを示しており、符号２０６はターゲットの中心を示しており、符号２０２はガイド球の断面としてのガイド円を示している。符号２１０は、走査面を示す断面シンボル（断面ライン）を示している。断面ライン２１０は中心２０６を通過している。直交断面画像９０Ａ上には、第１予定穿刺経路シンボルとしてのマーカー２０８が表示されている。そのマーカー２０８は、具体的には、特定の座標を示す形態を有し、それは断面ライン２１０上にあり、図示の例では、ガイド円２０２の内側近傍にある。それは、これから挿入される穿刺針の通過位置を示している。符号２１２及び符号２１４で示すように、直交断面として表示するエリアを上下左右方向にシフトできるように構成してもよい。なお、走査面つまり同一断面がターゲット中心を通過しない場合、直交断面画像９０Ａにおいて、断面ライン２１０は中心２０６からシフトした位置に表示される。
　三次元参照画像９２は、図４及び図５に示した三次元参照画像である。それは、１本目の穿刺経路を表す第１既存穿刺経路シンボル７６と、それを含んでいる走査面マーク７７と、有している。また、三次元球体としてのガイド球８２を含んでいる。ガイド球８２はターゲットを内包するものである。この例では、ターゲットそれ自体に対してではなく、ガイド球８２に対して穿刺経路が定められている。
　図６に示された各画像をナビゲーション画像として参照しながら、ターゲットあるいはガイド球（ガイド円）に対して、穿刺経路が適正な位置及び姿勢となるように、ユーザーによって、プローブの位置及び姿勢が調整される。プローブ調整過程においては、それぞれの画像がリアルタイムで更新される。但し、ボリュームデータは過去に取得されたデータであるので、そこから生成された参照画像は過去データを表す画像である。
　以上のような複数のナビゲーション画像の参照により第１予定穿刺経路が正しく設定されると、プローブの位置及び姿勢を維持したまま、穿刺アダプタの案内によって、穿刺針が生体内へ挿入される。穿刺針の挿入量は、断層画像上において目視により特定可能である。挿入量をセンサによって自動的に検出するようにしてもよい。
　図７には、１本目の穿刺が完了した後の表示内容が例示されている。これは、１本目の穿刺についての穿刺履歴登録により表示されるものである。穿刺履歴登録では、例えば、穿刺針先端の三次元座標が登録され、あるいは、穿刺針の挿入量に基づいて計算される穿刺経路の全体を示す三次元座標情報が登録される。
　断層画像８６上には第１針像２２４が現れている。穿刺針は一般に硬質部材で構成され、そこからのエコーは強く、断層画像８６上においては、挿入された針の像が現れる。断層画像８６上には、第１既存穿刺経路シンボル２１６が表示されている。具体的には、第１既存穿刺経路シンボル２１６はＢモード断層画像上に重畳（合成）表示されている。第１既存穿刺経路シンボル２１６は、およそ線状のグラフィック像として構成されており、具体的には、それは、投影ライン２１８（この例では後述する交差ラインと一致）、基端マーカー２２０、及び、先端マーカー２２２を含む。投影ライン２１８は、ガイド円９６の端部に進入しており、その先端がターゲット９４の近傍を通過している。断層画像８６上においては、ガイド円９６上に先端マーカー２２２が表示されている。基端マーカー２２０は、穿刺針の基端側の所定箇所を示すマーカーである。所定箇所は、穿刺針の尾端、穿刺針における体表上の位置、穿刺針における走査面進入位置、等として定められる。先端側と基端側とを区別できれば足り、基端の厳密な位置をユーザーに認識させることまでは不要である。先端マーカー２２２は、穿刺針の先端の位置、先端部における電極部中心の位置、等を表すものである。それが示す位置は治療を行う上で重要である。それらのマーカー２２０，２２２の態様は互いに相違しており、図示の例では、基端マーカーが白い円で表現されており、先端マーカーが黒い円で表現されている。これらは例示である。両者のサイズ等を異ならせてもよい。
　図７は、１本目の穿刺について登録を行った直後の状態を示しており、第１既存穿刺経路と第２予定穿刺経路とが一致しているために、第１既存穿刺経路シンボル２１６だけが表示されており、第２予定穿刺経路シンボルはまだ表示されていない。プローブを動かせば、第１既存穿刺経路シンボルの表示位置及び表示態様が変化し（穿刺針像も同じように変化する）、それに連動するように、第２予定穿刺経路シンボルが画面上に現れる（その登場位置は図７において第１既存穿刺経路シンボルが表示されている位置と同じである）。このことは、図７に示されている他の画像８８、９０Ａにおいても同様である。後に説明する図８にはその状態が示されている。なお、上記のようにプローブを動かすと、三次元参照画像９２においては、第１既存穿刺経路シンボル７６Ａは動かず、走査面マーク７７が運動し、プローブ運動開始後に第２予定穿刺経路シンボルが登場する。後に説明する図８にはその状態も示されている。
　図７において、同一断面画像８８上にも、第１既存穿刺経路シンボル２２６が表示されている。第１既存穿刺経路シンボル２２６は、既に説明した第１既存穿刺経路シンボル２１６と同様に、投影ライン２２８（上記同様に、後述する交差ラインと一致）、基端マーカー２３０、及び、先端マーカー２３２を含む。同一断面画像８８には、既に説明した直交断面ライン１０５及びガイド円１０２が表示されている。同一断面画像８８上においても、第２予定穿刺経路シンボルは、まだ表示されていない。
　直交断面画像９０Ａには、マーカーとしての第１既存穿刺経路シンボル２３４が表示されている。それは、ターゲットの中心を通る直交断面への既存穿刺経路の投影点であり、同時に、直交断面と第１既存穿刺経路の交差点でもある。三次元参照画像９２にも第１既存穿刺経路を表す第１既存穿刺経路シンボル７６Ａが表示されている。
　上記説明では、穿刺完了後の穿刺履歴登録の時点で、第１予定穿刺経路シンボルが第１既存穿刺経路シンボルに置換され、その後にプローブが動かされた時点で、第２予定穿刺経路シンボルが後から表示されるようにしていたが、穿刺履歴登録の時点で、第１既存穿刺経路シンボルと一緒に第２予定穿刺経路シンボルが表示されるようにしてもよい。本実施形態によれば、２つのシンボルが同じ位置に重合表示されて両者の識別が困難になる事態を回避できる。本実施形態において、例えば、第１既存穿刺経路と第２予定穿刺経路との間の距離が所定値を超えた場合に、第２予定穿刺経路シンボルの表示を開始させてもよい。
　以上のように、１本目の穿刺針が正しく挿入されると、できるだけプローブの位置及び姿勢を保持したまま、穿刺アダプタから１本目の穿刺針が解放される。その後、体表面上において、第２穿刺経路を設定するために、体表面上におけるプローブの位置及び姿勢が再び調整される。その場合、望ましくは、プローブを、その姿勢を保ったまま、体表上において平行移動させる操作が実行される。
　図８には、１本目の穿刺が完了し且つ２本目の穿刺が開始される前に表示される画像の内容が例示されている。断層画像８６上には、第１既存穿刺経路シンボル２１６とともに、第２予定穿刺経路シンボル２３６が表示されている。図８に示す第１既存穿刺経路シンボル２１６の位置は、図７に示した第１既存穿刺経路シンボル２１６の位置とは異なる。具体的には、この例では、前者は後者を平行移動させたものに相当する。走査面上には（正確にはその近傍空間内には）第１穿刺針が存在しており、このため断層画像８６上に第１針像２２４が現れている。例えば、断層画像８６上において、第１針像２２４の表示状態が維持されるように、あるいは、第１既存穿刺経路シンボル２１６が継続的に表示されるように、プローブの姿勢を維持したまま、プローブの位置が走査面に沿う方向へシフトされる。その結果、第２予定穿刺経路シンボル２３６が第１既存穿刺経路シンボル２１６の右側に登場している。２つのシンボル２１６，２３６の同時表示の実現により、それらの平行関係を確認しつつ、またそれらの間の距離を確認しつつ、２つ目の穿刺経路を適切に事前設定することが可能である。もちろん、これは一例に過ぎないものであり、ターゲットの位置や形状に応じて第２予定穿刺経路が適宜定められる。
　なお、本実施形態においては、断層画像８６上に第１既存穿刺経路シンボル２１６を表示させるようにしたが、そのような表示を行わなくてもよい。従来同様のＢモード断層画像だけを表示するようにしてもよい。その場合でも、他の複数の参照画像によって今後の穿刺経路の設定を的確に行える。複数のシンボルが合成表示され得る断層画像だけをナビゲーション画像として表示してもよい。
　図８において、同一断面画像８８上においても、第１既存穿刺経路シンボル２２６と第２予定穿刺経路シンボル２３８とが表示されている。第１既存穿刺経路シンボル２２６は、上記のように、投影ライン（交差ライン）、先端マーク及び基端マークを含むものである。本実施形態では、第１既存穿刺経路の登録時点で、直交断面を規定する対象が、第１予定穿刺経路から第２予定穿刺経路へ引き継がれる。つまり、ターゲット中心を通過し且つ第２予定穿刺経路に直交する断面として直交断面が再定義される。
　直交断面画像９０Ａは、上記のように直交断面を表した画像である。直交断面画像９０Ａ上には、第１既存穿刺経路シンボル２３４と、第２予定穿刺経路シンボル２４０と、がそれぞれマーカーとして表示されている。第１既存穿刺経路シンボル２３４は、直交断面上における第１既存穿刺経路の投影点又は交差点を示すものである。投影点かつ交差点（通過点）の場合と、投影点かつ非交差点（非通過点）の場合とで、第１既存穿刺経路シンボル２３４の表示態様を異ならせるのが望ましい。また、第１既存穿刺経路シンボル２３４の表示態様と、第２予定穿刺経路シンボル２４０の表示態様と、を異ならせるのが望ましい。三次元参照画像９２内には、三次元表現された第１既存穿刺経路シンボル７６Ａ及び第２予定穿刺経路シンボル２４１が表示されている。
　以上のように、複数のナビゲーション画像上において、第１既存穿刺経路シンボルと第２予定穿刺経路シンボルとを表示することにより、第１既存穿刺経路に対して第２予定穿刺経路を適切に設定した上で、実際に２回目の穿刺を実行するこが可能である。特に、第１既存経路シンボルの表示に際して、投影ライン（交差ライン）、基端マーク及び先端マークを表示するようにしたので、観察面である走査面から第１既存穿刺経路がずれた場合であっても、第１既存穿刺経路の空間的位置を正確に認識し易いという利点を得られる。三次元参照画像が表示されない場合であっても、そのような利点を得られる。
　図９には、二本目の穿刺が完了した時点の表示内容が例示されている。断層画像８６上には、第１既存穿刺経路シンボル２１６と第２既存穿刺経路シンボル２４２とが表示されている。すなわち、三次元空間内には、ターゲットを挟むように２本の穿刺針が平行に挿入されている。両者の挿入量はほぼ同一である。第１既存穿刺経路シンボル２１６は、投影ライン（交差ライン）、先端マーカー及び基端マーカーを含む。そこには、第１針像２２４も表示されている。同じく、第２既存穿刺経路シンボル２４２は、投影ライン（交差ライン）２４４、先端マーカー２４８及び基端マーカー２４６を含む。そこには、第２針像２５０も表示されている。
　同一断面画像８８上にも第１既存穿刺経路シンボル２２６及び第２既存穿刺経路シンボル２５２が表示されている。第２既存穿刺経路シンボル２５２は、第１既存穿刺経路シンボルと同様に、投影ライン（交差ライン）２５３、先端マーカー２５６及び基端マーカー２５４を含んでいる。
　直交断面画像９０Ａ上には、ガイド円２０２上に、第１既存穿刺経路シンボル２３４及び第２既存穿刺経路シンボル２５８が表示されている。三次元参照画像９２には、第１既存穿刺経路シンボル７６Ａと第２実績穿刺経路シンボル２５９とが含まれる。
　ターゲットに対して２つの穿刺針が正しく位置決められた後、２本目の穿刺針が穿刺アダプタから解放される。その後、ターゲットに対する焼灼治療が実行される。その後、超音波診断によってターゲットの状態を観察するようにしてもよい。焼灼治療の実行後、２つの穿刺針が生体から引き抜かれる。
　上記実施形態においては、二本の穿刺針の挿入が示されていたが、三本以上の穿刺針が挿入される場合においても、上記同様の処理が実行される。以上説明した構成はいずれも例示であり、治療目的、治療条件、ユーザーのニーズ等に応じて適宜変更することが可能である。
　本実施形態の超音波診断システムは、上述した既存穿刺経路シンボルの表示態様（投影像としての投影ライン、交差像としての交差ライン等）を特徴事項とするものである。以下、図１０乃至図１７を用いて、その表示について詳しく説明する。
　観察面が走査面である場合、観察面上には常に予定穿刺経路が属することになる。そのような条件が満たされるように、穿刺アダプタが穿刺経路を規定するからである。よって、断層画像上及び同一断面画像上には、基本的に、常に、予定穿刺経路シンボルの全部が表示されることになる。一方、既存穿刺経路の全部が観察面（走査面）に属するのはプローブの位置及び姿勢がある特定の条件に合致した場合だけである。よって、特別な工夫なく、既存穿刺経路を断層画像上及び同一断面画像上にそのまま表示しようとした場合、既存穿刺経路が走査面に交差していなければ既存穿刺経路はまったく表示されないことになり、又は、既存穿刺経路が走査面に交差していれば既存穿刺経路は単なる交差点として表示されることになる。そのような表示態様では既存穿刺経路と走査面との空間的関係を認識することが困難となる。そこで、本実施形態では、既存穿刺経路の表示に際しては、観察面へのその投影像を表示するようにしている。観察面が走査面でない場合、予定穿刺経路を投影像として表示するようにしてもよい。
　図１０には三次元空間が示されている。それには走査面としての観察面２６２が含まれる。観察面２６２に対して仮想的な厚みが与えられており、その厚みによって板状の観察ゾーン２６４が定義される。厚さ方向の中心は観察面２６２である。観察面２６２の前後にそれぞれ半ゾーンが存在している。厚みの大きさはユーザーによって設定され、あるいは、何等かのパラメータに従って自動的に設定される。治療状況や治療条件に応じて厚みを可変するのが望ましい。
　三次元空間２６０内には穿刺経路（具体的には既存穿刺経路）２６６が存在している。図示の例では、穿刺経路２６６が観察面２６２を貫通している。穿刺経路は基端２７０と先端２７２の間の直線経路である。穿刺経路２６６を観察面２６２上に投影することによって投影像２７４が定義される。投影像は、線状のグラフィック図形である投影ラインとして表示される。基端２７０から観察面２６２上に垂線を降ろし、観察面２６２と垂線とが交わった点が投影像２７４の基端である。その基端は基端マーカー２７８によって表現される。先端２７２から観察面２６２上に垂線を降ろし、観察面２６２と垂線とが交わった点が投影像２７４の先端である。その先端は先端マーカー２８０によって表現される。基端マーカー２７８と先端マーカー２８０は互いに異なる表示態様で表示される。図示の例では、基端マーカー２７８は白色の円であり、先端マーカー２８０は黒色の円である。もちろん、それらの表示態様は一例である。
　穿刺経路２６６内において、観察ゾーン２６４に交差している（含まれる）部分が線分２６８である。図１０においては線分２６８が太いラインとして表現されている。穿刺経路２６６と観察面２６２との位置関係が不変であっても、厚みの大きさによって、線分２６８のサイズは変化する。線分２６８を上記同様の手法によって観察面２６２上に投影したものが交差像２７６である。それは交差ラインとして表示される。図１０においては交差像２７６が太いラインとして表現されている。交差像２７６は、それ自身、投影像でもあり、先に説明した投影像２７４上に存在するものである。交差像２７６が表示されるのは、穿刺経路２６６が観察ゾーン２６４に交差している場合だけである。交差が生じていない場合、投影像２７４は表示されても、交差像２７６は表示されない。より詳しくは、交差が生じている場合、交差像２７６は、投影像２７４の両端間に表示され、交差像２７６は投影像２７４の長さ以下の長さを有する。観察面２６２に対して穿刺経路２６６の位置が変化すると、それに従って、投影像２７４の位置及び長さが変化し、また交差像２７６の位置及び長さが変化することになる。交差像２７６の変化の中には交差像２７６の消失が含まれる。
　本実施形態では、図７乃至図９に示した既存穿刺経路シンボルとして、上記のような投影像２７４が投影ラインとして表示される。具体的には、既存穿刺経路シンボルには、投影像２７４の他、基端マーカー２７８及び先端マーカー２８０が含まれ、更に交差が生じている場合には交差ラインとしての交差像２７６が含まれる。加えて、後述するように、観察面２６２に対する交差（貫通）向きを表現する場合には、既存穿刺経路シンボルに、所定のインジケータ群も含まれる。このような既存穿刺経路シンボルの表示によれば、穿刺経路が観察面に対して１点で交差していても、あるいは、交差それ自体が生じていなくても、観察面と穿刺経路との空間的な関係をおよそ認識できる。
　図１１には観察ゾーン２６４の断面が示されている。その断面は穿刺経路２６６中の線分が属している面である。観察面の法線に対して穿刺経路２６６が角度θで交わっている。観察ゾーン２６４の厚みｄに対して、交差像の長さＬは、例えば、Ｌ＝ｄ・tanθで計算される。ｄの大きさを変化させれば、Ｌの大きさも変化する。スライス厚、位置決め精度、位置決め容易性等を考慮して、ｄの大きさを可変設定するのが望ましい。
　図１２には既存穿刺経路シンボルの第１表示例が示されている。同一断面画像３３０上には、破線状の予定穿刺経路シンボル２９２と共に、既存穿刺経路シンボル３３２が表示されている。既存穿刺経路シンボル３３２は、破線状の投影ライン２７４、白い円形の基端マーカー２７８、黒い円形の先端マーカー２８０、及び、太い実線状の交差ライン２７６、により構成されている。交差ライン２７６は投影ライン２７４上に重畳表示されている。投影ライン２７４における交差ライン２７６に相当する部分を非表示としてもよい。つまり、実際に視認できる部分だけを投影ライン２７４として生成するようにしてもよい。この例では、基端マーカー２７８が同一断面画像内に属している。ガイド円については図示省略されている。上記のような既存穿刺経路シンボルが更に断層画像上及び直交断面画像上にも表示されるのが望ましい。既存穿刺経路が観察面と直交した場合、投影像は例えば円及び点の一方となり、既存穿刺経路が観察面と直交かつ交差した場合、交差像は例えば円及び点の他方となる。直交断面画像上に既存穿刺経路シンボルを表示する場合、直交断面が観察面とされ、直交断面を基準として投影像及び交差像が計算される。
　２本目の穿刺に先立って、プローブの位置及び姿勢を変化させると、同一断面画像上において、予定穿刺経路シンボルの表示態様は変わらず、既存穿刺経路シンボルの表示態様が動的に変化することになる。例えば、既存穿刺経路に対して予定穿刺経路を平行に設定したい場合、同一断面画像上において、予定穿刺経路シンボルに対して既存穿刺経路シンボルが所定の間隔をもって平行になるように、具体的には、既存穿刺経路シンボルにおいて交差ラインが投影ラインに一致するように、プローブの位置及び姿勢が調整される。なお、穿刺アダプタ側から見た予定穿刺経路と既存穿刺経路の位置関係は、通常、直交断面画像上において容易に認識することが可能である。直交断面画像上において、既存穿刺経路が線状ではなく点又は円の像として表示されれば、直交断面に対して既存穿刺経路が正しく直交したことになる。３本目以降の穿刺においても同様である。３本目以降の穿刺においては、複数の穿刺経路を同時に観察する際に、直交断面画像及び三次元画像が有用である。
　図１３には既存穿刺経路シンボルの第２表示例が示されている。同一断面画像３３０上には、予定穿刺経路シンボル２９２と共に、既存穿刺経路シンボル３３２が表示されている。既存穿刺経路シンボル３３２においては、投影ラインと交差ラインとが一致している（符号２７６参照）。このため、基端マーカー２７８と先端マーカー２８０との間の全部が太いラインとして表示されている。これは既存穿刺経路が観察ゾーン（走査面を基準とする一定の厚み範囲）に属していることを意味している。基端マーカー２７８は、この例では、同一断面画像（走査面）の縁上に存在している。
　図１４には既存穿刺経路シンボルの第３表示例が示されている。同一断面画像３３０上には、予定穿刺経路シンボル２９２と共に、既存穿刺経路シンボル３３２が表示されている。既存穿刺経路シンボル３３２においては、投影ラインの表示座標と交差ラインの表示座標とが一致しており、例えば、投影ラインが円で表現されており、交差像が点で表示されている。図１４に示す表示態様では基端マーカー及び先端マーカーは表示されていない。上記の円及び点がそれらのマーカーであると理解することも可能である。観察ゾーンに対して既存穿刺経路が交差していない場合、交差像は表示されない。つまり、図１４に示す態様は、観察面に対して既存穿刺経路が完全に直交していることを表している。
　図１５には既存穿刺経路シンボルの第４表示例が示されている。同一断面画像３３０上には、予定穿刺経路シンボル２９６と共に、既存穿刺経路シンボル２９８が表示されている。既存穿刺経路シンボル２９８は、破線状の投影ライン３００、太い実線状の交差ライン３０６、大きな白い円で表現された基端マーカー３０２、及び、小さな黒い円で表現された先端マーカー３０４を含む。この例では、基端マーカーが同一断面画像（走査面）の外部に表示されている。予定穿刺経路シンボル２９６はその両端が同一断面画像（走査面）からはみ出ている。
　図７乃至図９に示した断層画像、同一断面画像及び直交断面画像の表示に際しては、以上のような既存穿刺経路シンボルを表示するのが望ましい。
　図１６には既存穿刺経路シンボルについての他の表示形態が示されている。既存穿刺経路シンボル３０８は、投影像３１０、交差像３１６、基端マーカー３１８及び先端マーカー３２０を含む。投影像３１０は、図示の例において、ライン状の２つのインジケータ３１２，３１４を含む。例えば、各インジケータ３１２，３１４は複数の三角形要素により構成されている。個々の要素の向き（尖塔形が向く方向）は穿刺方向を示している。インジケータ３１２の表示態様（例えば色）は、基端から交差部分までの区間が観察ゾーンの奥側（裏側、一方側）にあるか手前側（表側、他方側）にあるかを示している。同じく、インジケータ３１４の表示態様（例えば色）は、基端から交差部分までの区間が観察ゾーンの手前側（表側、他方側）にあるか奥側（裏側、一方側）にあるかを示している。例えば第１色（例えばグレー）が奥側を示し、第２色（例えば白）が手前側を示す。交差が生じている場合、基本的には、２つのインジケータ３１２，３１４の内の一方が第１色で奥側インジケータとして表現され、他方が第２色で前側インジケータとして表現される。前後を定めるのに際しては図４に示した視点を基準としてもよい。方向の識別は例えば図１に示した制御部によってなされる。但し交差像が基端又は先端に到達している場合、いずれかのインジケータが表示されないこともある。
　観察面への既存穿刺経路の交差角度の大小に応じて、２つのインジケータ３１２，３１４の表示態様を変化させてもよい。例えば、図１７に示されるような条件に従って、要素間ピッチを変化させてもよい。観察ゾーン２６４は観察面に対して一定の厚みを与えることにより定義される。観察面に対する直交方向として法線３３４が定義される。角度θは法線３３４に対して穿刺経路２６６がなす角度である。採用する要素間ピッチをＤとし、その初期値をＣとした場合、例えば、Ｒ＝Ｃ＊sinθにより、要素間ピッチＤを定めるようにしてもよい。個々の２つのインジケータ３１２，３１４を構成する要素数を、投影ラインにおける交差ラインの両側に存在する２つの区間の大きさと、上記のように計算された要素間ピッチＤと、から決定してもよい。
　以上のように、投影像の一部としてインジケータを含めることにより、あるいは、投影像にインジケータを付加することにより、穿刺経路が観察面の奥側から手前側へ突き抜けているのか手前側から奥側へ突き抜けているのかを直感的に容易に認識することが可能である。上記の説明において登場した個々の計算式は例示である。
　なお、直交断面画像等の表示に際して、個々の穿刺経路についての座標情報を表示してもよく、また、穿刺経路間の距離情報を表示してもよい。

Claims (8)

  1. 　生体内の三次元空間に挿入される複数の穿刺針を順番に案内するための穿刺アダプタを有する超音波プローブと、
    　前記超音波プローブによりリアルタイムで取得されたデータに基づいて、又は、前記三次元空間から過去に取得されたデータに基づいて、前記三次元空間内に設定された観察面を表す断面画像を形成する画像形成手段と、
    　これから穿刺を行う穿刺針についての予定穿刺経路を示す予定穿刺経路シンボルと、穿刺完了後の穿刺針についての既存穿刺経路を示す既存穿刺経路シンボルと、を生成するシンボル生成手段と、
    　前記断面画像、前記予定穿刺経路シンボル、及び、前記既存穿刺経路シンボルを含むナビゲーション画像を表示する表示器と、
    　を含み、
    　前記シンボル生成手段は、前記観察面に対して仮想的な厚みを与えることにより観察ゾーンを定義し、
    　前記既存穿刺経路シンボルは、前記既存穿刺経路を前記観察面に投影することにより生成される投影像であり、
    　前記投影像には、前記既存穿刺経路の内で前記観察ゾーンと交差している交差部分を表す交差像が含まれる、
    　ことを特徴とする医療システム。
  2. 　請求項１記載のシステムにおいて、
    　前記投影像は、前記既存穿刺経路が前記観察面に対して非直交関係にある場合に投影ラインとして表現され、
    　前記交差像は、前記既存穿刺経路が前記観察面に対して交差関係且つ非直交関係にある場合に、前記投影ライン上の交差ラインとして表現される、
    　ことを特徴とする医療システム。
  3. 　請求項２記載のシステムにおいて、
    　前記交差ラインは、前記投影ラインの長さ以下の長さを有し、前記投影ラインの両端間に表示される、
    　ことを特徴とする医療システム。
  4. 　請求項２記載のシステムにおいて、
    　前記シンボル生成手段は、前記既存穿刺経路が前記観察面の後側から前側へ貫いているのか前記既存穿刺経路が前記観察面の前側から後側へ貫いているのかを識別し、その識別結果に従って前記投影ラインの表示形態を変化させる、
    　ことを特徴とする医療システム。
  5. 　請求項４記載のシステムにおいて、
    　前記投影ラインは、前記既存穿刺経路の内で前記観察面の前側に存在する部分を表す前側インジケータと、前記既存穿刺経路の内で前記観察面の後側に存在する部分を表す後側インジケータと、を含む、
    　ことを特徴とする医療システム。
  6. 　請求項２記載のシステムにおいて、
    　前記既存穿刺経路シンボルは、前記既存穿刺経路の基端を示す基端マーカーと、前記既存穿刺経路の先端を示す先端マーカーと、を含む、
    　ことを特徴とする医療システム。
  7. 　請求項１記載のシステムにおいて、
    　前記投影像は、前記既存穿刺経路が前記観察面に対して直交関係にある場合に投影点を表す形態で表現され、
    　前記交差像は、前記既存穿刺経路が前記観察面に対して交差関係にあり且つ直交関係にある場合に交差点を表す形態で表現される、
    　ことを特徴とする医療システム。
  8. 　請求項１記載のシステムにおいて、
    　前記観察面は前記三次元空間内において前記超音波プローブによって形成されるビーム走査面に対応し、
    　先の穿刺の完了後且つ次の穿刺の開始前の調整過程において、前記プローブの位置及び姿勢が変更された場合に、前記ナビゲーション画像内において前記予定穿刺経路シンボルの表示態様が維持されつつ前記既存穿刺経路シンボルの表示態様が変化する、
    　ことを特徴とする医療システム。
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