WO2022009407A1 - 医療装置、及び、画像生成方法 - Google Patents

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ultrasonic
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学 下神
史義 大島
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Definitions

  • the present invention relates to a medical device and an image generation method.
  • Patent Document 1 discloses a vascular endothelial function test method in which an ultrasonic echo image of a blood vessel (also referred to as “vascular ultrasonic image”) is acquired using an ultrasonic probe and the blood vessel diameter is calculated from the acquired image. Has been done.
  • Patent Document 2 discloses a method for detecting the position of a medical device by detecting the position of the medical device by detecting the magnetic force generated by a magnetic field source included in the medical device (also referred to as “medical device”) by a magnetic sensor. Has been done.
  • the ultrasonic echo image obtained by the technique described in Patent Document 1 is an image of a vertical cross section (longitudinal cross section of a blood vessel) of a blood vessel corresponding to the position of an ultrasonic probe. Therefore, when the position of the ultrasonic probe and the medical device inserted inside the human body match, the operator can confirm the medical device in the blood vessel in the ultrasonic echo image. However, if the position of the ultrasonic probe and the medical device is misaligned, the surgeon cannot confirm the medical device in the blood vessel in the ultrasonic echo image, and the procedure takes time and effort. There was a challenge. Further, the technique described in Patent Document 2 has a problem that the position of the medical device in the blood vessel cannot be confirmed.
  • each organ biological tube
  • vascular system vascular system
  • lymphatic system vascular system
  • biliary system vascular system
  • urinary tract system airway system
  • digestive system secretory gland and reproductive organ.
  • endoscopes common to all medical devices such as catheters, guide wires, and endoscopes.
  • the present invention has been made to solve at least a part of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a medical device capable of presenting the position of a medical device in a blood vessel to an operator.
  • the present invention has been made to solve at least a part of the above-mentioned problems, and can be realized as the following forms.
  • a medical device includes an ultrasonic information acquisition unit that acquires ultrasonic information in the living body, which is obtained from an ultrasonic probe that has an ultrasonic sensor and irradiates the living body with ultrasonic waves, and a blood vessel existing in the living body.
  • a device magnetic field information acquisition unit that acquires device magnetic field information regarding a magnetic field generated from a medical device inserted therein, an echo image generation unit that generates an ultrasonic echo image of the blood vessel from the ultrasonic information, and the ultrasonic echo. It includes a device position image generation unit that generates a device position image representing the position of the medical device in the blood vessel from the image and the device magnetic field information.
  • the medical device includes a device position image generation unit that generates a device position image representing the position of the medical device in the blood vessel from the ultrasonic echo image and the device magnetic field information. Therefore, since the surgeon of the doctor can confirm the position of the medical device in the blood vessel by the device position image, the medical device in the blood vessel can be easily moved to the intended position. As a result, the labor and time of the procedure can be reduced, and the accuracy of the procedure can be improved.
  • the medical device of the above embodiment further includes the ultrasonic probe having a magnetic field generation unit and a probe magnetic field information acquisition unit for acquiring probe magnetic field information regarding a magnetic field generated from the ultrasonic probe.
  • the position image generation unit indicates whether the medical device is located on one side or the other side of the reference plane that traverses the blood vessel defined by the probe magnetic field information.
  • the device position image may be generated.
  • the medical device includes an ultrasonic probe having a magnetic field generation unit and a probe magnetic field information acquisition unit that acquires probe magnetic field information regarding a magnetic field generated from the ultrasonic probe.
  • the medical device uses the probe magnetic field information to align the vertical cross section of the blood vessel (in other words, the reference plane that traverses the blood vessel) appearing in the ultrasonic echo image with the device magnetic field information.
  • the position of the medical device in the blood vessel can be identified from the device magnetic field information, and the device position image can be generated.
  • the device position image whether the medical device is located on one side or the other side of the vertical cross section (reference plane that traverses the blood vessel) that appears in the ultrasonic echo image. It is an image showing. Therefore, the surgeon can easily grasp the direction in which the medical device should be advanced by checking the device position image.
  • the medical device of the above embodiment further includes the ultrasonic probe having a magnetic sensor having a fixed positional relationship with the ultrasonic sensor, and the device position image generation unit has the ultrasonic sensor and the magnetic.
  • the device position image showing whether the medical device is located on one side or the other side of the reference surface with respect to the reference surface traversing the blood vessel by using the positional relationship with the sensor. May be generated.
  • the medical device includes an ultrasonic probe having a magnetic sensor having a fixed positional relationship with the ultrasonic sensor.
  • the medical device since the positional relationship between the ultrasonic sensor and the magnetic sensor in the ultrasonic probe is known, the medical device has a vertical cross section of the blood vessel (reference plane that traverses the blood vessel) that appears in the ultrasonic echo image. And, the position of the medical device in the blood vessel can be specified from the device magnetic field information and the device position image can be generated without aligning with the device magnetic field information.
  • the distance between the magnetic sensor and the ultrasonic sensor and the blood vessel into which the medical device is inserted can be shortened, the detection accuracy of the magnetic sensor and the ultrasonic sensor can be improved, and the medical device obtained by the magnetic sensor can be improved. The reliability of location information can be improved.
  • the device position image is an image showing whether the medical device is located on one side or the other side of the vertical cross section of the blood vessel appearing in the ultrasonic echo image. Therefore, the surgeon can easily grasp the direction in which the medical device should be advanced by checking the device position image.
  • the device position image generation unit shows an image showing a cross section of the blood vessel, an image showing the position of the reference plane traversing the blood vessel, and a position of the medical device.
  • the device position image may be generated by superimposing the image on the device.
  • the device position image generator generates a device position image in which an image showing the position of the vertical section of the blood vessel and an image showing the position of the medical device are superimposed on the image showing the cross section of the blood vessel. .. Therefore, the surgeon can intuitively grasp the position of the medical device in the blood vessel and the direction in which the medical device should be advanced by checking the device position image.
  • the device position image generation unit includes a three-dimensional image of the blood vessel, a surface showing the reference surface that traverses the blood vessel, and a three-dimensional image of the tip of the medical device.
  • the device position image may be generated by superimposing the above.
  • the device position image generation unit generates a device position image in which a surface showing a vertical cross section of a blood vessel and a three-dimensional image of a tip portion of a medical device are superimposed on a three-dimensional image of a blood vessel. Therefore, by confirming the device position image, the surgeon can more intuitively grasp the position of the medical device in the blood vessel and the direction in which the medical device should be advanced.
  • the medical device of the above embodiment may further include a composite image generation unit that generates a composite image in which the ultrasonic echo image and the device position image are composited.
  • the medical device includes a composite image generation unit that generates a composite image in which an ultrasonic echo image and a device position image are composited.
  • the surgeon can perform the procedure while simultaneously checking the ultrasonic echo image and the device position image, so that the labor and time of the procedure can be further reduced and the accuracy of the procedure can be further improved. Can be improved.
  • the surgeon advances the medical device by confirming the device position image. Since the direction to be taken can be easily grasped, the medical device can be easily recovered to the intended position (for example, on the longitudinal section of the blood vessel appearing in the ultrasonic echo image).
  • the present invention can be realized in various aspects, for example, an image generation device for generating an image for display, an image generation method, an inspection device, an inspection method, a medical system, and manufacturing of these devices and systems. It can be realized in the form of a method, a computer program that realizes the functions of these devices and systems, and the like.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating the configuration of the medical device 1 of the first embodiment.
  • the medical device 1 is a device used for treatment or examination of a living body (here, a human body) 90 to be treated, and is a magnetic sensor array 10, a catheter 20, an ultrasonic probe 40, a computer 50, and a display unit 60. And an operation unit 70.
  • the device position representing the position of the catheter 20 in the blood vessel from the device magnetic field information and the probe magnetic field information obtained from the magnetic sensor array 10 and the echo image of the blood vessel obtained from the ultrasonic probe 40. Generate an image.
  • a blood vessel is exemplified as an example of a biological tube, but this device includes a lymphatic system, a biliary system, a urinary tract system, an airway system, a digestive system, a secretory gland, and a reproductive organ in addition to the vascular system. It can also be applied to such things.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the magnetic sensor array 10 and the ultrasonic probe 40.
  • FIG. 2 shows a cross section taken along the line AA of FIG.
  • FIG. 2 shows a magnetic sensor array 10 wrapped around the thigh of the human body 90, an ultrasonic probe 40 pressed against the thigh, and bone 92, muscle 93, and fat 94 surrounding the blood vessel 91. Has been done.
  • the magnetic sensor array 10 is a device that detects the strength and direction of the magnetic field with respect to the magnetic field generated by the catheter 20 and the magnetic field generated by the ultrasonic probe 40.
  • the magnetic sensor array 10 has a plurality of magnetic sensors 11 and a main body portion 12.
  • the magnetic sensor 11 is an element that detects the strength and direction of a magnetic field, and is, for example, a GSR (GHz-Spin-Rotation Sensor) sensor, a magnetoresistive effect element (MR), a magnetic impedance element (MI), and a superconducting quantum interference element. It can be configured by (SUQUID).
  • Each magnetic sensor 11 is arranged in a matrix formed vertically and horizontally with respect to the main body 12.
  • the main body portion 12 is a plate-shaped member having flexibility and elasticity, and is formed of, for example, rubber, synthetic resin, cloth, or the like.
  • the magnetic sensor array 10 is wound around the thigh of the human body 90.
  • the magnetic sensor array 10 may be wound directly on the body surface (skin) of the human body 90, may be wound over clothes, may be wrapped over a lubricant, or may be wrapped over a space. Further, the arrangement of the magnetic sensor array 10 can be arbitrarily changed, and may be arranged on a table (sleeper) 95 on which the human body 90 lies, for example, a portion of the human body 90 other than the thigh (for example, the chest, etc.). It may be wrapped around the waist, arms, neck, head, etc., or may be worn.
  • the main body 12 of the magnetic sensor array 10 may be in the shape of clothes, a hat, or a band. Further, the magnetic sensor array 10 may be three-dimensionally arranged with respect to the human body 90. In this case, for example, the plate-shaped first magnetic sensor array 10 may be arranged on the front surface of the human body 90, and the plate-shaped second magnetic sensor array 10 may be arranged on the back surface of the human body 90. Further, the first and second magnetic sensor arrays 10 may be arranged on one side of the front surface or the back surface of the human body 90 in a state where the distances to the human body 90 are different.
  • the catheter 20 is a medical device that is inserted into the blood vessel 91 of the human body 90 and used for treatment or examination.
  • the catheter 20 includes a main body portion 21, a tip tip 22, a connector 23, and a device magnetic field generating portion 24.
  • the main body 21 is a hollow member having a long outer shape.
  • the tip tip 22 is a flexible member attached to the tip of the main body 21.
  • the connector 23 is a member provided at the base end of the main body portion 21 and is a member used by the operator when gripping the catheter 20.
  • the device magnetic field generator 24 functions as a "device magnetic field generator” for generating a magnetic field from the catheter 20.
  • the device magnetic field generation unit 24 includes a first device magnetic field generation unit 241 and a second device magnetic field generation unit 242.
  • the first device magnetic field generator 241 is a permanent magnet provided adjacent to the tip 22 at the tip of the catheter 20.
  • the second device magnetic field generation unit 242 is a permanent magnet provided at a predetermined distance from the first device magnetic field generation unit 241 on the proximal end side of the first device magnetic field generation unit 241. By forming the device magnetic field generation unit 24 with a permanent magnet in this way, the magnetic field strength generated by the device magnetic field generation unit 24 can be made constant.
  • the device magnetic field generating unit 24 may be configured by an electromagnet.
  • the first device magnetic field generation unit 241 and the second device magnetic field generation unit 242 may be configured by a conductive magnetic material member (for example, a coil) connected to the current supply source.
  • the tip 22 and the first device magnetic field generation unit 241 may be integrally formed.
  • the configuration of the catheter 20 (medical device) shown in FIG. 1 is merely an example, and a medical device having any configuration can be used as long as it has the device magnetic field generating unit 24.
  • the tip 22 may be omitted, or may be configured as a so-called ablation catheter that generates plasma from the tip.
  • a guide wire or the like having a device magnetic field generating unit 24 may be used instead of the catheter 20, a guide wire or the like having a device magnetic field generating unit 24 may be used instead of the catheter 20, a guide wire or the like having a device magnetic field generating unit 24 may be used.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating the configuration of the ultrasonic probe 40.
  • FIG. 3 illustrates XYZ axes that are orthogonal to each other.
  • the X-axis corresponds to the longitudinal direction of the ultrasonic probe 40 and the extension direction of the blood vessel 91.
  • the Y-axis corresponds to the height direction of the ultrasonic probe 40 and the height direction of the blood vessel 91.
  • the Z-axis corresponds to the width direction (short direction) of the ultrasonic probe 40 and the width direction of the blood vessel 91.
  • the ultrasonic probe 40 intermittently irradiates the inside of the human body 90 including the blood vessel 91 with an ultra-short ultrasonic pulse, and the time until a reflected wave (echo) is obtained and the reflected wave (echo). It is a device that detects the strength of.
  • the ultrasonic probe 40 has a main body portion 41, a handle portion 42, a probe magnetic field generating portion 43, and a plurality of ultrasonic sensors 44.
  • the main body 41 is a housing that comes into contact with the body surface (skin) of the human body 90.
  • the handle portion 42 is a grip portion provided on a surface of the main body portion 41 opposite to the surface on the side opposite to the surface on which the ultrasonic sensor 44 is arranged, so that the operator can grip the ultrasonic probe 40. Used.
  • the handle portion 42 may be gripped by a robot arm or the like. Further, the handle portion 42 may be omitted, and the robot arm may directly grip the main body portion 41.
  • the main body portion 41 and the handle portion 42 can be formed of a resin material such as polyamide, polypropylene, polycarbonate, polyacetal, and polyether sulfone.
  • the probe magnetic field generation unit 43 functions as a "magnetic field generation unit” for generating a magnetic field from the ultrasonic probe 40.
  • the probe magnetic field generation unit 43 includes a first probe magnetic field generation unit 431, a second probe magnetic field generation unit 432, and a third probe magnetic field generation unit 433.
  • the first probe magnetic field generating portion 431 is a permanent magnet embedded in one end of the main body portion 41 in the longitudinal direction.
  • the second probe magnetic field generating portion 432 is a permanent magnet embedded in one end of the handle portion 42 in the longitudinal direction.
  • the third probe magnetic field generating portion 433 is a permanent magnet embedded in the other end of the main body portion 41 in the longitudinal direction.
  • the first probe magnetic field generation unit 431 and the second probe magnetic field generation unit 432 differ only in the position in the Y-axis direction (that is, the height direction of the main body 41), and XZ.
  • the positions in the axial direction are the same.
  • the first probe magnetic field generation unit 431 and the third probe magnetic field generation unit 433 differ only in the position in the X-axis direction (that is, the longitudinal direction of the main body 41), and the positions in the YZ-axis direction are the same.
  • “the same position” means that a manufacturing error is allowed, and it does not have to be exactly the same.
  • the probe magnetic field generating unit 43 may also be configured by an electromagnet in the same manner as the device magnetic field generating unit 24.
  • the ultrasonic sensor 44 emits ultrasonic waves toward a biological tissue inside the human body 90 such as a blood vessel 91, and receives ultrasonic waves propagated through the biological tissue and reflected.
  • An ultrasonic probe (ultrasonic transducer, piezoelectric). It is also called a body, an ultrasonic transmission / reception element, or an ultrasonic element).
  • each ultrasonic sensor 44 has a first probe magnetic field generating section 431 and a third probe magnetic field generating section on the surface of the main body section 41 opposite to the side on which the handle section 42 is provided. They are arranged side by side on a straight line connecting the 433s.
  • each ultrasonic sensor 44 that is, the surface of the main body 41 on the + Y-axis direction side
  • the acoustic matching layer is a layer that adjusts the difference in acoustic impedance between the ultrasonic sensor 44 and the human body 90.
  • the acoustic lens is a layer that collects ultrasonic waves in the slice direction to improve the resolution.
  • the ultrasonic probe 40 is in a state where the extension direction of the blood vessel 91 and the direction in which the ultrasonic sensor 44 is arranged are matched with respect to the thigh of the human body 90. , Pressed. At this time, the ultrasonic probe 40 is preferably pressed so that the scanning surface of the ultrasonic sensor 44 (that is, the cross section of the obtained ultrasonic echo image) SC2 is positioned at the position where the diameter of the blood vessel 91 is the largest. (Fig. 3).
  • the ultrasonic probe 40 may be directly pressed against the body surface (skin) of the human body 90, may be pressed through clothes, or may be pressed through a lubricant.
  • the display unit 60 is a liquid crystal display provided with a display screen 61.
  • the display unit 60 functions as a "display unit” that displays an image generated by the composite image generation unit 52, which will be described later.
  • the display unit 60 may be configured by a display device other than the liquid crystal display (for example, smart glasses, a projector, etc.).
  • the operation unit 70 is a keyboard and a mouse for inputting information to the computer 50.
  • the operation unit 70 may be composed of an input device other than a keyboard and a mouse (for example, a microphone for acquiring voice input, a touch panel, a foot switch, etc.).
  • the computer 50 is a device that controls the entire medical device 1, and is electrically connected to each of the magnetic sensor array 10, the ultrasonic probe 40, the display unit 60, and the operation unit 70.
  • the computer 50 includes a CPU, ROM, and RAM (not shown), and the CPU executes a computer program stored in the ROM to realize the functions of the main control unit 51 and the composite image generation unit 52. do.
  • the main control unit 51 exchanges information with the magnetic sensor array 10, the ultrasonic probe 40, the display unit 60, and the operation unit 70, and controls the entire medical device 1.
  • the main control unit 51 includes a probe magnetic field information acquisition unit 511, a device magnetic field information acquisition unit 512, an ultrasonic information acquisition unit 513, and a device position information detection unit 514.
  • the probe magnetic field information acquisition unit 511 acquires probe magnetic field information from the magnetic sensor array 10.
  • the "probe magnetic field information” is information (electrical signal) regarding a magnetic field generated from the ultrasonic probe 40, and is information indicating the strength and direction of the magnetic field of the probe magnetic field generating portion 43 of the ultrasonic probe 40. ..
  • the probe magnetic field information is the scanning surface (that is, the obtained ultrasonic echo image) of the surface SC1 defined by the probe magnetic field generating unit 43 and the scanning surface of the ultrasonic sensor 44 on the same plane as the surface SC1 described with reference to FIG. Cross section) Used to identify SC2.
  • the device magnetic field information acquisition unit 512 acquires device magnetic field information from the magnetic sensor array 10.
  • the "device magnetic field information” is information (electrical signal) regarding a magnetic field generated from the catheter 20 inserted into the blood vessel 91 in the human body 90, and is the strength of the magnetic field of the device magnetic field generating portion 24 of the catheter 20. Information that indicates the direction.
  • the device magnetic field information is used to locate the catheter 20 inserted into the blood vessel 91.
  • the ultrasonic information acquisition unit 513 acquires ultrasonic information from the ultrasonic probe 40.
  • ultrasonic information is information (electrical signal) obtained by irradiating the human body 90 with ultrasonic waves, and is information representing the time and intensity of the reflected wave (echo) detected by the ultrasonic probe 40. Is. Ultrasound information is used to generate an ultrasonic echo image.
  • the device position information detection unit 514 detects the position of the catheter 20 in the blood vessel 91 by using the device magnetic field information and the probe magnetic field information. Details will be described later.
  • the main control unit 51 may control the supply of current to the device magnetic field generation unit 24 and the probe magnetic field generation unit 43.
  • the composite image generation unit 52 generates an image and displays it on the display screen 61 of the display unit 60.
  • the composite image generation unit 52 includes a device position image generation unit 521 and an echo image generation unit 522.
  • the echo image generation unit 522 generates an ultrasonic echo image by a well-known method using the ultrasonic information obtained by the ultrasonic information acquisition unit 513.
  • the device position image generation unit 521 generates a device position image using the position of the catheter 20 obtained by the device position information detection unit 514 and the ultrasonic echo image generated by the echo image generation unit 522. Details will be described later.
  • the composite image generation unit 52 generates a composite image CI in which the ultrasonic echo image and the device position image are combined, and displays the composite image CI on the display unit 60.
  • FIG. 4 is a functional block diagram of the main control unit 51 and the composite image generation unit 52.
  • the device magnetic field information acquisition unit 512 of the main control unit 51 acquires device magnetic field information indicating the position of the device magnetic field generation unit 24 of the catheter 20 from the magnetic sensor array 10 and stores it in a storage unit (not shown) of the computer 50.
  • the probe magnetic field information acquisition unit 511 of the main control unit 51 acquires probe magnetic field information indicating the position of the probe magnetic field generation unit 43 of the ultrasonic probe 40 from the magnetic sensor array 10 and stores it in the storage unit of the computer 50. Let me.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the processing of the device position information detection unit 514.
  • FIG. 5 illustrates xyz axes that are orthogonal to each other.
  • the xyz axis of FIG. 5 does not correspond to the XYZ axis of FIG.
  • the device position information detection unit 514 of the main control unit 51 detects the position of the catheter 20 in the blood vessel 91 by using the probe magnetic field information acquired from the magnetic sensor array 10 and the device magnetic field information.
  • the device position information detection unit 514 uses the probe magnetic field information to form a reference surface on the same plane as the surface SC1 on which the probe magnetic field generation units 43 (first to third probe magnetic field generation units 431 to 43) are arranged. Define SC.
  • SC As described with reference to FIG.
  • this reference plane SC is coplanar with the scanning plane (cross section of the obtained ultrasonic echo image) SC2 of the ultrasonic sensor 44.
  • the device position information detection unit 514 identifies the positional relationship between the reference plane SC and the catheter 20 by using the device magnetic field information. Specifically, the device position information detection unit 514 uses the device magnetic field information to determine whether the first device magnetic field generation unit 241 of the catheter 20 is located on the reference plane SC or on one side D1 of the reference plane SC. It is specified whether it is located or located on the other side D2 of the reference plane SC. Similarly, the device position information detection unit 514 uses the device magnetic field information to position the second device magnetic field generation unit 242 of the catheter 20 on the reference plane SC or on one side D1 of the reference plane SC. It is specified whether it is located on the other side D2 of the reference plane SC.
  • the ultrasonic information acquisition unit 513 of the main control unit 51 acquires ultrasonic information for generating an ultrasonic echo image from the ultrasonic probe 40 and stores it in the storage unit of the computer 50.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a first example of the composite image CI.
  • FIG. 6A illustrates the positional relationship between the blood vessel 91, the catheter 20, and the reference plane SC of the ultrasonic probe 40.
  • the XYZ axes of FIG. 6A correspond to the XYZ axes of FIG. 3, and do not correspond to the xyz axes of FIG.
  • the reference plane SC of the ultrasonic probe 40 is provided at the position where the height of the blood vessel 91 (in other words, the diameter of the blood vessel 91 in the Y-axis direction) is maximized.
  • the catheter 20 is traveling on the reference plane SC.
  • FIG. 6B illustrates the composite image CI displayed on the display unit 60.
  • the echo image generation unit 522 uses the ultrasonic information of the storage unit to generate an ultrasonic echo image CA, which is a two-dimensional image with a gradation of light and shade according to the intensity of the reflected wave of the ultrasonic sensor 44.
  • the ultrasonic echo image CA includes a blood vessel 91 and a catheter 20 on the scanning surface SC2 of the ultrasonic sensor 44, which is on the same plane as the reference surface SC.
  • the ultrasonic echo image CA also includes other biological tissues surrounding the blood vessel 91, such as muscle and fat.
  • the device position image generation unit 521 generates a device position image CB from the ultrasonic echo image CA and the positional relationship (positional relationship between the reference plane SC and the catheter 20) specified by the device position information detection unit 514.
  • the image 91s showing the cross section of the blood vessel 91 includes the image SCs showing the position of the reference plane SC traversing the blood vessel 91 and the image 22s showing the position of the tip of the catheter 20. It is a superimposed image.
  • the device position image generation unit 521 analyzes the ultrasonic echo image CA, and the size of the blood vessel 91 in the imaging range of the ultrasonic echo image CA and the size of the blood vessel 91 with respect to the catheter 20.
  • the diameter L91 of the blood vessel 91 is calculated by obtaining.
  • the diameter L91 can be any of the outer diameter, the inner diameter, and the combination of the outer diameter and the inner diameter of the portion where the blood vessel 91 intersects the reference plane SC.
  • the device position image generation unit 521 generates a blood vessel model 91s representing a cross section of the blood vessel 91 having the obtained diameter L91, and arranges the blood vessel model 91s in the device position image CB.
  • the device position image generation unit 521 draws the tip model 22s representing the tip chip 22 at a position corresponding to the positional relationship specified by the device position information detection unit 514. Specifically, the device position image generation unit 521 draws the tip model 22s on the line segment SCs when the first device magnetic field generation unit 241 is located on the reference plane SC. Further, when the first device magnetic field generation unit 241 is located on one side D1 of the reference plane SC, the device position image generation unit 521 draws the tip model 22s on one side D1 of the line segment SCs, and draws the tip model 22s on the first device. When the magnetic field generation unit 241 is located on the other side D2 of the reference plane SC, the tip model 22s is drawn on the other side D2 of the line segment SCs.
  • the composite image generation unit 52 is a composite image synthesized by arranging the ultrasonic echo image CA generated by the echo image generation unit 522 and the device position image CB generated by the device position image generation unit 521 on the left and right.
  • a CI is generated and displayed on the display unit 60.
  • the synthetic image CI shown in FIG. 6B is displayed, the operator advances the catheter 20 as it is while referring to the synthetic image CI.
  • the ultrasonic echo image CA and the device position image CB may be arranged above and below the composite image CI, or may be arranged in different sizes in the composite image CI.
  • one for example, the device position image CB
  • the other for example, an ultrasonic echo image CA
  • the main image and the sub image may be switched by the operator.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a second example of the composite image CI.
  • the configuration of FIG. 7 is the same as that of FIG.
  • the catheter 20 is advancing on the opposite side of the reference plane SC in the blood vessel 91 and is not on the reference plane SC.
  • the ultrasonic echo image CA contains only the blood vessel 91 and does not include the catheter 20. This is because the catheter 20 is not on the reference plane SC, that is, the scanning plane SC2 of the ultrasonic sensor 44.
  • the tip model 22s is drawn on D2 on the other side of the line segment SCs representing the reference plane SC of the blood vessel model 91s.
  • the operator pulls back the catheter 20 in the direction of the black arrow shown in FIG. 7 (A), and refers to the catheter 20 with reference to the synthetic image CI. Operate so that it is located on the surface SC.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a third example of the composite image CI.
  • the configuration of FIG. 8 is the same as that of FIG.
  • a part of the catheter 20 on the distal end side in the blood vessel 91, a part of the catheter 20 on the distal end side (in the illustrated example, a portion near the distal end tip 22 and the first device magnetic field generating portion 241) is larger than the reference plane SC. It is traveling on one side and is not on the reference plane SC.
  • the portion on the proximal end side of the catheter 20 in the illustrated example, the portion on the proximal end side from the second device magnetic field generating portion 242) is traveling on the reference plane SC. In this case, as shown in FIG.
  • the ultrasonic echo image CA includes the blood vessel 91 and the portion on the proximal end side of the catheter 20. Further, in the device position image CB of the composite image CI, the tip model 22s is drawn on one side D1 of the line segment SCs representing the reference plane SC of the blood vessel model 91s. This is because the first device magnetic field generation unit 241 is located on one side of the reference plane SC.
  • the composite image CI shown in FIG. 8 (B) is displayed, the operator pulls back the catheter 20 in the direction of the black arrow shown in FIG. 8 (A), and while referring to the composite image CI, the tip of the catheter 20 is displayed. Correct the curvature of the part.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the deformation of the composite image CI.
  • FIG. 9A shows a composite image CI1 which is the first modification of the composite image CI.
  • the composite image CI1 is an image obtained by synthesizing the ultrasonic echo image CA described with reference to FIG. 6 and the device position image CB1 described below.
  • the device position image CB1 is an image in which the three-dimensional image 91ts of the blood vessel 91 is superposed with the surface SCts representing the reference plane SC traversing the blood vessel 91 and the three-dimensional image 20ts of the tip of the catheter 20.
  • the device position image generation unit 521 generates a three-dimensional image 91ts of the blood vessel 91 having the diameter L91 from the diameter L91 of the blood vessel 91 obtained from the ultrasonic echo image CA, and arranges the three-dimensional image 91ts in the device position image CB1.
  • the plane SCts representing the reference plane SC is drawn at the position where the height becomes the maximum.
  • the device position image generation unit 521 draws the catheter 20 at a position corresponding to the positional relationship specified by the device position information detection unit 514.
  • the device position image generation unit 521 draws the advanced model 22ts and the model 241ts of the first device magnetic field generation unit 241 at positions corresponding to the positional relationship between the first device magnetic field generation unit 241 and the reference plane SC. do. Further, the device position image generation unit 521 draws the model 242ts of the second device magnetic field generation unit 242 at a position corresponding to the positional relationship between the second device magnetic field generation unit 242 and the reference plane SC.
  • FIG. 9B shows a composite image CI2 which is a second modification of the composite image CI.
  • the composite image CI2 is an image obtained by synthesizing the ultrasonic echo image CA described with reference to FIG. 6 and the device position image CB2 described below.
  • the device position image CB2 has an upper and lower two-stage configuration, and the upper stage is an image similar to that in FIG.
  • the lower part of the device position image CB2 is an image 91s showing a cross section of the blood vessel 91, an image SCs showing the position of the reference plane SC traversing the blood vessel 91, and an image showing the position of the second device magnetic field generating portion 242 of the catheter 20. It is an image in which 242s is superimposed.
  • the composite image generation unit 52 and the device position image generation unit 521 generate the composite image CI1 described in FIG. 9A or the composite image CI2 described in FIG. 9B and display it on the display unit 60. You may.
  • the medical device 1 of the first embodiment is a device that generates a device position image CB showing the position of the catheter 20 (medical device) in the blood vessel 91 from the ultrasonic echo image CA and the device magnetic field information.
  • a position image generation unit 521 is provided. Therefore, the surgeon in charge of the doctor can confirm the position of the catheter 20 in the blood vessel 91 by the device position image CB, so that the catheter 20 in the blood vessel 91 is set to the intended position (that is, the height of the blood vessel 91). It can be easily moved to the position where the maximum value is reached. As a result, the labor and time of the procedure can be reduced, and the accuracy of the procedure can be improved.
  • the medical device 1 of the first embodiment includes an ultrasonic probe 40 having a probe magnetic field generation unit 43 (magnetic field generation unit) and a probe magnetic field information acquisition unit that acquires probe magnetic field information regarding a magnetic field generated from the ultrasonic probe 40. It is equipped with 511. Therefore, the medical device 1 uses the probe magnetic field information to scan the scanning surface SC2 of the ultrasonic sensor 44, that is, the vertical cross section SC2 of the blood vessel 91 appearing in the ultrasonic echo image CA (in other words, the reference surface that traverses the blood vessel). After aligning the SC) with the device magnetic field information (FIG. 5), the position of the catheter 20 in the blood vessel 91 can be specified from the device magnetic field information, and the device position image CB can be generated.
  • the scanning surface SC2 of the ultrasonic sensor 44 that is, the vertical cross section SC2 of the blood vessel 91 appearing in the ultrasonic echo image CA (in other words, the reference surface that traverses the blood vessel).
  • the position of the catheter 20 in the blood vessel 91
  • the catheter 20 is located on one side D1 of the vertical cross section with respect to the vertical cross section of the blood vessel 91 (reference plane SC traversing the blood vessel 91) appearing in the ultrasonic echo image CA, or the other. It is an image which shows whether it is located on the side D2. Therefore, the operator can easily grasp the direction in which the catheter 20 should be advanced by confirming the device position image CB.
  • the device position image generation unit 521 displays the image SCs showing the position of the vertical cross section of the blood vessel 91 on the image 91s showing the cross section of the blood vessel 91.
  • the image 22s showing the position of the catheter 20 are superimposed to generate device position images CB and CB2. Therefore, by confirming the device position image CB, the operator can intuitively grasp the position of the catheter 20 in the blood vessel 91 and the direction in which the catheter 20 should be advanced.
  • the device position image generation unit 521 has a three-dimensional image 91ts of the blood vessel 91, a surface SCts showing a vertical cross section of the blood vessel 91, and a tip portion of the catheter 20 (medical device).
  • the device position image CB1 is generated by superimposing the three-dimensional images 22ts, 241ts, and 242ts of the above. Therefore, by confirming the device position image CB1, the operator can more intuitively grasp the position of the catheter 20 in the blood vessel 91 and the direction in which the catheter 20 should be advanced.
  • the medical device 1 of the first embodiment includes a composite image generation unit 52 that generates a composite image CI that combines an ultrasonic echo image CA and a device position image CB. Therefore, the surgeon can perform the procedure while simultaneously checking the ultrasonic echo image CA and the device position image CB, so that the labor and time of the procedure can be further reduced and the accuracy of the procedure can be further reduced. Can be further improved. Further, as described with reference to FIGS. 7 and 8, even when the catheter 20 cannot be confirmed by the ultrasonic echo image CA due to the displacement between the ultrasonic probe 40 and the catheter 20 (medical device).
  • the surgeon can easily grasp the direction in which the catheter 20 should be advanced, so that the catheter 20 can be moved to the intended position (for example, on the longitudinal cross section of the blood vessel 91 appearing in the ultrasonic echo image CA). ) Can be easily recovered.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating the configuration of the medical device 1A of the second embodiment.
  • the medical device 1A of the second embodiment uses the ultrasonic probe 40A in which the magnetic sensor array 10 and the ultrasonic probe 40 described in the first embodiment are integrated, and is the same synthetic image CI as the first embodiment.
  • the medical device 1A includes the ultrasonic probe 40A instead of the magnetic sensor array 10 and the ultrasonic probe 40, does not include the probe magnetic field information acquisition unit 511, and does not include the probe magnetic field information acquisition unit 511, and the device position information detection unit 514.
  • the device position information detection unit 514A is provided instead of the device position image generation unit 521A, and the device position image generation unit 521A is provided instead of the device position image generation unit 521.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating the configuration of the ultrasonic probe 40A of the second embodiment.
  • FIG. 11 illustrates the same XYZ axes as in FIG.
  • the magnetic sensor array 10A is fixed to the surface of the main body 41 opposite to the surface on which the ultrasonic sensor 44 is arranged.
  • the magnetic sensor array 10A has a plurality of magnetic sensors 11 and a main body portion 12A having a substantially rectangular shape.
  • the magnetic sensor 11 has the same configuration as that of the first embodiment, and is arranged in a matrix shape arranged vertically and horizontally with respect to the main body portion 12A.
  • the ultrasonic probe 40A of the second embodiment has the probe magnetic field generation unit 43 described in the first embodiment while the positional relationship between the ultrasonic sensor 44 and the magnetic sensor 11 is fixed. Not. Similar to the first embodiment, the ultrasonic probe 40A is pushed with respect to the thigh of the human body 90 in a state where the extending direction of the blood vessel 91 and the direction in which the ultrasonic sensor 44 is arranged are aligned with each other. Can be guessed.
  • the main body portion 12A can be formed of, for example, rubber, synthetic resin, or the like.
  • FIG. 12 is a functional block diagram of the main control unit 51 and the composite image generation unit 52 of the second embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating processing of the device position information detection unit 514A of the second embodiment.
  • the xyz axis of FIG. 13 does not correspond to the XYZ axis of FIG.
  • the device position information detection unit 514A of the second embodiment uses only the device magnetic field information acquired from the magnetic sensor array 10A of the ultrasonic probe 40A (that is, without using the probe magnetic field information described in the first embodiment). ),
  • the position of the catheter 20 in the blood vessel 91 is detected.
  • the positional relationship between the ultrasonic sensor 44 and the magnetic sensor 11 is fixed.
  • the device position information detection unit 514A stores the known positional relationship between the ultrasonic sensor 44 and the magnetic sensor 11 in advance, so that the ultrasonic sensor of the ultrasonic probe 40A uses only the device magnetic field information.
  • the positional relationship between the scanning surface (cross section of the obtained ultrasonic echo image) SC2 of 44 and the catheter 20 can be specified.
  • the device position information detection unit 514A uses the device magnetic field information to determine whether the first device magnetic field generation unit 241 of the catheter 20 is located on the reference surface SC2 or on one side D1 of the reference surface SC2. It can be specified whether it is located or located on the other side D2 of the reference plane SC2. The same applies to the second device magnetic field generation unit 242 of the catheter 20.
  • the device position image generation unit 521A generates a device position image CB from the ultrasonic echo image CA and the positional relationship (positional relationship between the reference plane SC2 and the catheter 20) specified by the device position information detection unit 514A.
  • the device position image CB of the second embodiment is the same as that of the first embodiment described with reference to FIGS. 6 to 9, except that the device position image CB is generated by using a known positional relationship between the ultrasonic sensor 44 and the magnetic sensor 11. The same is true.
  • the configuration of the medical device 1A can be variously changed, and the composite image CI may be generated by using the ultrasonic probe 40A in which the magnetic sensor array 10 and the ultrasonic probe 40 are integrated. .. Further, the configuration of the ultrasonic probe 40A described with reference to FIG. 11 is merely an example, and the magnetic sensor 11 may be incorporated in the ultrasonic probe 40A in any embodiment. Even in this way, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
  • the medical device 1A includes an ultrasonic probe 40A having a magnetic sensor 11 having a fixed positional relationship with the ultrasonic sensor 44. That is, according to the configuration of the second embodiment, since the positional relationship between the ultrasonic sensor 44 and the magnetic sensor 11 in the ultrasonic probe 40A is known, the medical device 1A is the blood vessel 91 appearing in the ultrasonic echo image CA. The position of the catheter 20 (medical device) in the blood vessel 91 is specified from the device magnetic field information without aligning the vertical cross section (reference plane SC that traverses the blood vessel 91) with the device magnetic field information, and the device position image CB. Can be generated.
  • the distance between the magnetic sensor 11 and the ultrasonic sensor 44 and the blood vessel 91 into which the catheter 20 is inserted can be shortened, so that the detection by the magnetic sensor 11 and the ultrasonic sensor 44 can be shortened.
  • the accuracy can be improved, and the reliability of the position information of the catheter 20 obtained by the magnetic sensor 11 can be improved.
  • the device position image CB is an image showing whether the catheter 20 is located on one side or the other side of the vertical cross section of the blood vessel 91 appearing in the ultrasonic echo image CA. .. Therefore, the operator can easily grasp the direction in which the catheter 20 should be advanced by confirming the device position image CB.
  • FIG. 14 is a functional block diagram of the medical device 1B according to the third embodiment.
  • the medical device 1B of the third embodiment does not generate and display the synthetic image CI described in the first embodiment.
  • the medical device 1B does not include the composite image generation unit 52, and includes the device position image generation unit 521B instead of the device position image generation unit 521.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating the device position image CB of the third embodiment.
  • the configuration of FIG. 15 is the same as that of FIG.
  • the reference plane SC of the ultrasonic probe 40 is provided at the position where the height of the blood vessel 91 is maximum, and the reference plane SC of the ultrasonic probe 40 is provided in the blood vessel 91.
  • the catheter 20 is traveling on the reference plane SC.
  • the device position image generation unit 521B has a positional relationship (position between the reference plane SC and the catheter 20) specified by the ultrasonic echo image CA and the device position information detection unit 514. (Relationship) and, the device position image CB is generated. Then, the device position image generation unit 521B causes the display unit 60 to display the generated device position image CB.
  • the configuration of the medical device 1B can be variously changed, and the display unit 60 may display only the device position image CB without displaying the ultrasonic echo image CA or the composite image CI. Even in this way, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
  • ⁇ Modified example of this embodiment> a part of the configuration realized by the hardware may be replaced with software, and conversely, a part of the configuration realized by the software may be replaced with the hardware. good. Further, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be carried out in various embodiments without departing from the gist thereof, and for example, the following modifications are also possible.
  • the configurations of the medical devices 1, 1A and 1B are exemplified.
  • the configuration of the medical device 1 can be changed in various ways.
  • the medical device 1 may include other devices such as a CT device, an MRI device, an electrocardiograph, and an X-ray imaging device.
  • the device position image CB generated by the device position image generation units 521, 521A and 521B and an example of the composite image CI generated by the composite image generation unit 52 are shown. ..
  • the device position image CB includes a blood vessel model 91s, a line segment SCs representing the position of a reference plane SC, and a tip model 22s to represent the position of the catheter 20 (medical device) in the blood vessel 91.
  • the device position image CB is composed of the blood vessel model 91s and the tip model 22s, and may not include the line segment SCs.
  • the device position image CB is composed of the line segment SCs and the tip model 22s, and may not include the blood vessel model 91s.
  • an image representing the first device magnetic field generation unit 241 may be used, or an image representing the main body unit 21 may be used.
  • any character, symbol, figure, or the like may be used instead of the tip model 22s.
  • the composite image CI is based on an image obtained by another device (CT device, MRI device, electrocardiograph, X-ray image pickup device, etc.) included in the medical device 1 or information obtained by another device.
  • An arbitrary image such as an image (for example, a three-dimensional model of an organ), an image acquired from an external storage medium, an image acquired from a network, or the like may be included.
  • the image included in the composite image CI (ultrasonic echo image CA, device position image CB, and other images described above) may be displayed / hidden by the user.
  • the composite image CI may include a window for selecting an image to be displayed.
  • Probe magnetic field information acquisition unit 512 ... Device magnetic field information acquisition unit 513 ... Ultrasonic information acquisition unit 514, 514A ... Device position information detection unit 515 ... Operation information acquisition unit 516 ... Position estimation unit 521, 521A, 521B ... Device position image generation unit 522 ... Echo image generation Department

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Abstract

医療装置は、超音波センサを有し生体内に超音波を照射する超音波プローブから得られる、生体内の超音波情報を取得する超音波情報取得部と、生体内に存在する血管内に挿入された医療デバイスから発生する磁界に関するデバイス磁界情報を取得するデバイス磁界情報取得部と、超音波情報から血管の超音波エコー画像を生成するエコー画像生成部と、超音波エコー画像と、デバイス磁界情報とから、血管内における医療デバイスの位置を表すデバイス位置画像を生成するデバイス位置画像生成部と、を備える。

Description

医療装置、及び、画像生成方法
　本発明は、医療装置、及び、画像生成方法に関する。
　超音波を用いて、人体から人体内側の情報を取得する技術が知られている。例えば、特許文献１には、超音波プローブを用いて血管の超音波エコー画像（「血管超音波画像」とも呼ばれる）を取得し、取得した画像から血管径を算出する血管内皮機能検査方法が開示されている。
　一方、磁力を用いて、人体内側に挿入された医療デバイスの位置を取得する技術が知られている。例えば、特許文献２には、医療デバイス（「医療器具」とも呼ばれる）が備える磁界発生源の発する磁力を磁気センサにより検出することで、医療デバイスの位置を検出する医療器具の位置検出方法が開示されている。
特開２００３－２４５２８０号公報 特開平１０－２３００１６号公報
　ここで、特許文献１に記載の技術において得られる超音波エコー画像は、超音波プローブの位置に対応した血管の縦断面（血管長軸断面）の画像である。このため、超音波プローブと、人体内側に挿入された医療デバイスとの位置が一致している場合、術者は、超音波エコー画像において、血管内の医療デバイスを確認することができる。しかし、超音波プローブと、医療デバイスとの位置にずれが生じた場合、術者は、超音波エコー画像において、血管内の医療デバイスを確認することができず、手技に手間と時間がかかるという課題があった。また、特許文献２に記載の技術では、血管内における医療デバイスの位置を確認することはできないという課題があった。
　なお、このような課題は、血管系、リンパ腺系、胆道系、尿路系、気道系、消化器官系、分泌腺及び生殖器官等、人体内の各器官（生体管）に挿入される、カテーテル、ガイドワイヤ、内視鏡等の医療デバイスの全般に共通する。
　本発明は、上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、血管内における医療デバイスの位置を術者に提示することが可能な医療装置を提供することを目的とする。
　本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
（１）本発明の一形態によれば、医療装置が提供される。この医療装置は、超音波センサを有し生体内に超音波を照射する超音波プローブから得られる、前記生体内の超音波情報を取得する超音波情報取得部と、前記生体内に存在する血管内に挿入された医療デバイスから発生する磁界に関するデバイス磁界情報を取得するデバイス磁界情報取得部と、前記超音波情報から前記血管の超音波エコー画像を生成するエコー画像生成部と、前記超音波エコー画像と、前記デバイス磁界情報とから、前記血管内における前記医療デバイスの位置を表すデバイス位置画像を生成するデバイス位置画像生成部と、を備える。
　この構成によれば、医療装置は、超音波エコー画像と、デバイス磁界情報とから、血管内における医療デバイスの位置を表すデバイス位置画像を生成するデバイス位置画像生成部を備える。このため、医師当の術者は、デバイス位置画像によって、血管内における医療デバイスの位置を確認することができるため、血管内の医療デバイスを、意図する位置へと容易に移動させることができる。この結果、手技の手間と時間を削減することができると共に、手技の精度を向上できる。
（２）上記形態の医療装置では、さらに、磁界発生部を有する前記超音波プローブと、前記超音波プローブから発生する磁界に関するプローブ磁界情報を取得するプローブ磁界情報取得部と、を備え、前記デバイス位置画像生成部は、前記プローブ磁界情報により画定された前記血管を縦断する基準面に対して、前記医療デバイスが前記基準面の一方側に位置しているか、他方側に位置しているかを表す前記デバイス位置画像を生成してもよい。
　この構成によれば、医療装置は、磁界発生部を有する超音波プローブと、超音波プローブから発生する磁界に関するプローブ磁界情報を取得するプローブ磁界情報取得部とを備える。このため、医療装置は、プローブ磁界情報を用いて、超音波エコー画像に表れる血管の縦断面（換言すれば、血管を縦断する基準面）と、デバイス磁界情報との位置合わせをした上で、デバイス磁界情報から血管内の医療デバイスの位置を特定し、デバイス位置画像を生成できる。また、デバイス位置画像は、超音波エコー画像に表れる血管の縦断面（血管を縦断する基準面）に対して、医療デバイスが縦断面の一方側に位置しているか、他方側に位置しているかを表す画像である。このため術者は、デバイス位置画像を確認することによって、医療デバイスを進めるべき方向を容易に把握できる。
（３）上記形態の医療装置では、さらに、前記超音波センサとの位置関係が固定された磁気センサを有する前記超音波プローブを備え、前記デバイス位置画像生成部は、前記超音波センサと前記磁気センサとの前記位置関係を用いて、前記血管を縦断する基準面に対して、前記医療デバイスが前記基準面の一方側に位置しているか、他方側に位置しているかを表す前記デバイス位置画像を生成してもよい。
　この構成によれば、医療装置は、超音波センサとの位置関係が固定された磁気センサを有する超音波プローブを備える。すなわち、本構成によれば、超音波プローブにおける超音波センサと磁気センサとの位置関係が既知であるため、医療装置は、超音波エコー画像に表れる血管の縦断面（血管を縦断する基準面）と、デバイス磁界情報との位置合わせをすることなく、デバイス磁界情報から血管内の医療デバイスの位置を特定し、デバイス位置画像を生成できる。また、磁気センサ及び超音波センサと、医療デバイスが挿入された血管との間の距離を短くできるため、磁気センサ及び超音波センサでの検出精度を向上でき、磁気センサにより得られた医療デバイスの位置情報の信頼性を向上できる。さらに、デバイス位置画像は、超音波エコー画像に表れる血管の縦断面に対して、医療デバイスが縦断面の一方側に位置しているか、他方側に位置しているかを表す画像である。このため術者は、デバイス位置画像を確認することによって、医療デバイスを進めるべき方向を容易に把握できる。
（４）上記形態の医療装置において、前記デバイス位置画像生成部は、前記血管の横断面を表す画像に、前記血管を縦断する前記基準面の位置を示す画像と、前記医療デバイスの位置を示す画像とを重畳した前記デバイス位置画像を生成してもよい。
　この構成によれば、デバイス位置画像生成部は、血管の横断面を表す画像に、血管の縦断面の位置を示す画像と、医療デバイスの位置を示す画像とを重畳したデバイス位置画像を生成する。このため術者は、デバイス位置画像を確認することで、血管内における医療デバイスの位置、及び医療デバイスを進めるべき方向を直感的に把握できる。
（５）上記形態の医療装置において、前記デバイス位置画像生成部は、前記血管の３次元画像に、前記血管を縦断する前記基準面を示す面と、前記医療デバイスの先端部の３次元画像とを重畳した前記デバイス位置画像を生成してもよい。
　この構成によれば、デバイス位置画像生成部は、血管の３次元画像に、血管の縦断面を示す面と、医療デバイスの先端部の３次元画像とを重畳したデバイス位置画像を生成する。このため術者は、デバイス位置画像を確認することで、血管内における医療デバイスの位置、及び医療デバイスを進めるべき方向を、より一層直感的に把握できる。
（６）上記形態の医療装置では、さらに、前記超音波エコー画像と、前記デバイス位置画像とを合成した合成画像を生成する合成画像生成部を備えてもよい。
　この構成によれば、医療装置は、超音波エコー画像と、デバイス位置画像とを合成した合成画像を生成する合成画像生成部を備える。このため術者は、超音波エコー画像と、デバイス位置画像とを同時に確認しつつ、手技を行うことができるため、手技の手間と時間をより一層削減することができると共に、手技の精度をさらに向上できる。また、超音波プローブと、医療デバイスとの位置にずれが生じて、超音波エコー画像で医療デバイスを確認できなくなった場合でも、術者は、デバイス位置画像を確認することによって、医療デバイスを進めるべき方向を容易に把握できるため、医療デバイスを意図する位置（例えば、超音波エコー画像に表れる血管の縦断面上）へと、容易にリカバリできる。
　なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、表示用の画像を生成する画像生成装置、画像生成方法、検査装置、検査方法、医療システム、これら装置及びシステムの製造方法、これら装置及びシステムの機能を実現するコンピュータプログラムなどの形態で実現することができる。
第１実施形態の医療装置の構成を例示した説明図である。 磁気センサアレイ及び超音波プローブについての説明図である。 超音波プローブの構成を例示した説明図である。 主制御部と合成画像生成部の機能ブロック図である。 デバイス位置情報検出部の処理について説明する図である。 合成画像の第１の例について説明する図である。 合成画像の第２の例について説明する図である。 合成画像の第３の例について説明する図である。 合成画像の変形について説明する図である。 第２実施形態の医療装置の構成を例示した説明図である。 第２実施形態の超音波プローブの構成を例示した説明図である。 第２実施形態の主制御部と合成画像生成部の機能ブロック図である。 第２実施形態のデバイス位置情報検出部の処理について説明する図である。 第３実施形態の医療装置の機能ブロック図である。 第３実施形態のデバイス位置画像について説明する図である。
＜第１実施形態＞
　図１は、第１実施形態の医療装置１の構成を例示した説明図である。医療装置１は、治療対象の生体（ここでは、人体）９０の治療又は検査に用いられる装置であり、磁気センサアレイ１０と、カテーテル２０と、超音波プローブ４０と、コンピュータ５０と、表示部６０と、操作部７０とを備えている。本実施形態の医療装置１は、磁気センサアレイ１０から得られるデバイス磁界情報及びプローブ磁界情報と、超音波プローブ４０から得られる血管のエコー画像とから、血管内におけるカテーテル２０の位置を表すデバイス位置画像を生成する。なお、本実施形態では、生体管の一例として血管を例示するが、本装置は、血管系のほか、リンパ腺系、胆道系、尿路系、気道系、消化器官系、分泌腺及び生殖器官等にも適用可能である。
　図２は、磁気センサアレイ１０及び超音波プローブ４０についての説明図である。図２は、図１のＡ－Ａ線における横断面を表している。図２には、人体９０の大腿部に巻き付けられた磁気センサアレイ１０と、大腿部に押し当てられた超音波プローブ４０のほか、血管９１を取り巻く骨９２、筋肉９３、脂肪９４が図示されている。
　磁気センサアレイ１０は、カテーテル２０が発生する磁界、及び、超音波プローブ４０が発生する磁界について、磁界の強さや向き等を検出する装置である。磁気センサアレイ１０は、複数の磁気センサ１１と、本体部１２とを有している。磁気センサ１１は、磁界の強さや向きを検出する素子であり、例えば、ＧＳＲ（GHz-Spin-Rotation Sensor）センサ、磁気抵抗効果素子（ＭＲ）、磁気インピーダンス素子（ＭＩ）、超伝導量子干渉素子（ＳＵＱＵＩＤ）により構成できる。各磁気センサ１１は、本体部１２に対して、縦横に並べたマトリックス状に配置されている。本体部１２は、柔軟性と、伸縮性とを有する板状の部材であり、例えば、ゴム、合成樹脂、布等により形成されている。
　図１及び図２に示すように、磁気センサアレイ１０は、人体９０の大腿部に巻き付けられている。磁気センサアレイ１０は、人体９０の体表（皮膚）に直接巻き付けられてもよく、衣服越しに巻き付けられてもよく、潤滑剤越しに巻き付けられてもよく、空間越しに巻き付けられてもよい。また、磁気センサアレイ１０の配置は任意に変更することができ、例えば、人体９０が横たわる台（寝台）９５に配設されてもよく、人体９０の大腿部以外の部分（例えば、胸部、腰部、腕部、首部、頭部等）に巻き付けられてもよく、装着されてもよい。この場合、磁気センサアレイ１０の本体部１２は、衣服状、帽子状、帯状とされてもよい。また、磁気センサアレイ１０は、人体９０に対して３次元的に配置されてもよい。この場合、例えば、板状の第１磁気センサアレイ１０を人体９０の前面に配置し、板状の第２磁気センサアレイ１０を人体９０の背面に配置してもよい。また、第１及び第２磁気センサアレイ１０を、人体９０の前面又は背面の一方側に、人体９０までの距離が異なる状態で配置してもよい。
　カテーテル２０は、人体９０の血管９１に挿入され、治療または検査のために用いられる医療デバイスである。カテーテル２０は、本体部２１と、先端チップ２２と、コネクタ２３と、デバイス磁界発生部２４とを備えている。本体部２１は、長尺状の外形を有する中空の部材である。先端チップ２２は、本体部２１の先端に取り付けられた柔軟性を有する部材である。コネクタ２３は、本体部２１の基端に設けられた部材であり、術者がカテーテル２０を把持する際に用いる部材である。
　デバイス磁界発生部２４は、カテーテル２０から磁界を発生させるための「デバイス磁界発生部」として機能する。デバイス磁界発生部２４は、第１デバイス磁界発生部２４１と、第２デバイス磁界発生部２４２とを含んでいる。第１デバイス磁界発生部２４１は、カテーテル２０の先端部において、先端チップ２２に隣接して設けられた永久磁石である。第２デバイス磁界発生部２４２は、第１デバイス磁界発生部２４１よりも基端側において、第１デバイス磁界発生部２４１から所定の距離を開けて設けられた永久磁石である。このように、デバイス磁界発生部２４を永久磁石により構成することで、デバイス磁界発生部２４により発生する磁界強度を一定とできる。なお、デバイス磁界発生部２４は、電磁石により構成されてもよい。この場合、第１デバイス磁界発生部２４１と第２デバイス磁界発生部２４２とを、電流供給源に接続された導電性の磁性体部材（例えばコイル）により構成すればよい。なお、先端チップ２２と第１デバイス磁界発生部２４１とは、一体に形成されてもよい。
　なお、図１に示すカテーテル２０（医療デバイス）の構成はあくまで一例であり、デバイス磁界発生部２４を有する限りにおいて、任意の構成の医療デバイスを使用できる。例えば、先端チップ２２を省略してもよく、先端からプラズマを発生させる、いわゆる焼灼カテーテルとして構成してもよい。例えば、カテーテル２０に代えて、デバイス磁界発生部２４を有するガイドワイヤ等を用いてもよい。
　図３は、超音波プローブ４０の構成を例示した説明図である。図３には、相互に直交するＸＹＺ軸を図示する。Ｘ軸は、超音波プローブ４０の長手方向と、血管９１の延伸方向とに対応する。Ｙ軸は、超音波プローブ４０の高さ方向と、血管９１の高さ方向とに対応する。Ｚ軸は、超音波プローブ４０の幅方向（短手方向）と、血管９１の幅方向とに対応する。超音波プローブ４０は、血管９１を含む人体９０の内側に対して、間欠的に超短時間の超音波パルスを照射し、反射波（エコー）が得られるまでの時間や、反射波（エコー）の強度を検出する装置である。超音波プローブ４０は、本体部４１と、ハンドル部４２と、プローブ磁界発生部４３と、複数の超音波センサ４４とを有している。
　本体部４１は、図２に示すように、人体９０の体表（皮膚）に当接させる筐体である。ハンドル部４２は、本体部４１のうち、超音波センサ４４が配置されている側の面とは反対側の面に設けられた把持部であり、術者が超音波プローブ４０を把持するために用いられる。なお、ハンドル部４２は、ロボットアーム等により把持されてもよい。また、ハンドル部４２を省略して、ロボットアームが直接、本体部４１を把持してもよい。本体部４１及びハンドル部４２は、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリエーテルサルフォン等の樹脂材料で形成できる。
　プローブ磁界発生部４３は、超音波プローブ４０から磁界を発生させるための「磁界発生部」として機能する。プローブ磁界発生部４３は、第１プローブ磁界発生部４３１と、第２プローブ磁界発生部４３２と、第３プローブ磁界発生部４３３とを含んでいる。第１プローブ磁界発生部４３１は、本体部４１の長手方向の一端に埋設された永久磁石である。第２プローブ磁界発生部４３２は、ハンドル部４２の長手方向の一端に埋設された永久磁石である。第３プローブ磁界発生部４３３は、本体部４１の長手方向の他端に埋設された永久磁石である。ここで、図３に示すように、第１プローブ磁界発生部４３１と、第２プローブ磁界発生部４３２とは、Ｙ軸方向（すなわち、本体部４１の高さ方向）における位置のみ相違し、ＸＺ軸方向における位置は同じである。一方、第１プローブ磁界発生部４３１と、第３プローブ磁界発生部４３３とは、Ｘ軸方向（すなわち、本体部４１の長手方向）における位置のみ相違し、ＹＺ軸方向における位置は同じである。なお「位置が同じ」とは、製造誤差を許容する意味であり、厳密に同じでなくてもよい。なお、プローブ磁界発生部４３についても、デバイス磁界発生部２４と同様に、電磁石により構成されてもよい。
　超音波センサ４４は、血管９１など、人体９０内側の生体組織に向けて超音波を発信し、生体組織を伝搬して反射した超音波を受信する超音波探触子（超音波振動子、圧電体、超音波送受信素子、超音波素子とも呼ばれる）である。図３の例では、各超音波センサ４４は、本体部４１のうち、ハンドル部４２が設けられている側とは逆側の面において、第１プローブ磁界発生部４３１と第３プローブ磁界発生部４３３とを結ぶ直線上に、並べて配置されている。そうすれば、プローブ磁界発生部４３の第１～第３プローブ磁界発生部４３１～４３３により画定される面ＳＣ１と、超音波センサ４４の走査面（すなわち、得られる超音波エコー画像の断面）ＳＣ２とを、同一平面上とできる。なお、各超音波センサ４４の外側（すなわち、本体部４１の＋Ｙ軸方向側の面）は、音響整合層や、音響レンズで覆われていてもよい。音響整合層は、超音波センサ４４と人体９０との音響インピーダンスの差を調整する層である。音響レンズは、超音波をスライス方向に集光させて分解能を向上させる層である。
　図２及び図３に示すように、超音波プローブ４０は、人体９０の大腿部に対して、血管９１の延伸方向と、超音波センサ４４が配列されている方向とを一致させた状態で、押し当てられる。この時、超音波プローブ４０は、血管９１の径が最も太い位置に、超音波センサ４４の走査面（すなわち、得られる超音波エコー画像の断面）ＳＣ２が位置するように押し当てられることが好ましい（図３）。なお、超音波プローブ４０は、人体９０の体表（皮膚）に直接押し当てられてもよく、衣服越しに押し当てられてもよく、潤滑剤越しに押し当てられてもよい。
　図１に戻り、説明を続ける。表示部６０は、表示画面６１を備えた液晶ディスプレイである。表示部６０は、後述する合成画像生成部５２によって生成された画像を表示する「表示部」として機能する。なお、表示部６０は、液晶ディスプレイ以外の表示装置（例えば、スマートグラス、プロジェクタ等）により構成されてもよい。操作部７０は、コンピュータ５０に対して情報を入力するためのキーボード及びマウスである。なお、操作部７０は、キーボードやマウス以外の入力装置（例えば、音声入力を取得するためのマイク、タッチパネル、フットスイッチ等）により構成されてもよい。
　コンピュータ５０は、医療装置１の全体を制御する装置であり、磁気センサアレイ１０、超音波プローブ４０、表示部６０、操作部７０のそれぞれと電気的に接続されている。コンピュータ５０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含んで構成されており、ＲＯＭに記憶されているコンピュータプログラムをＣＰＵが実行することにより、主制御部５１と、合成画像生成部５２の機能を実現する。
　主制御部５１は、磁気センサアレイ１０、超音波プローブ４０、表示部６０、及び操作部７０と情報のやりとりをし、医療装置１の全体を制御する。主制御部５１は、プローブ磁界情報取得部５１１と、デバイス磁界情報取得部５１２と、超音波情報取得部５１３と、デバイス位置情報検出部５１４とを含んでいる。
　プローブ磁界情報取得部５１１は、磁気センサアレイ１０から、プローブ磁界情報を取得する。ここで「プローブ磁界情報」とは、超音波プローブ４０から発生する磁界に関する情報（電気信号）であり、超音波プローブ４０のプローブ磁界発生部４３についての、磁界の強さや向きを表す情報である。プローブ磁界情報は、図３で説明した、プローブ磁界発生部４３により画定される面ＳＣ１、及び、面ＳＣ１と同一平面上にある超音波センサ４４の走査面（すなわち、得られる超音波エコー画像の断面）ＳＣ２を特定するために用いられる。
　デバイス磁界情報取得部５１２は、磁気センサアレイ１０から、デバイス磁界情報を取得する。ここで「デバイス磁界情報」とは、人体９０内の血管９１に挿入されたカテーテル２０から発生する磁界に関する情報（電気信号）であり、カテーテル２０のデバイス磁界発生部２４についての、磁界の強さや向きを表す情報である。デバイス磁界情報は、血管９１に挿入されたカテーテル２０の位置を特定するために用いられる。
　超音波情報取得部５１３は、超音波プローブ４０から、超音波情報を取得する。ここで「超音波情報」とは、人体９０内に超音波を照射することにより得られる情報（電気信号）であり、超音波プローブ４０が検出した反射波（エコー）の時間や強度を表す情報である。超音波情報は、超音波エコー画像を生成するために用いられる。
　デバイス位置情報検出部５１４は、デバイス磁界情報と、プローブ磁界情報とを用いて、血管９１内におけるカテーテル２０の位置を検出する。詳細は後述する。なお、デバイス磁界発生部２４やプローブ磁界発生部４３を電磁石により構成した場合、主制御部５１は、デバイス磁界発生部２４やプローブ磁界発生部４３に対する電流の供給を制御してもよい。
　合成画像生成部５２は、画像を生成し、表示部６０の表示画面６１に表示させる。合成画像生成部５２は、デバイス位置画像生成部５２１と、エコー画像生成部５２２とを含んでいる。エコー画像生成部５２２は、超音波情報取得部５１３により得られた超音波情報を用いて、周知の方法で超音波エコー画像を生成する。デバイス位置画像生成部５２１は、デバイス位置情報検出部５１４により得られたカテーテル２０の位置と、エコー画像生成部５２２により生成された超音波エコー画像とを用いて、デバイス位置画像を生成する。詳細は後述する。合成画像生成部５２は、超音波エコー画像と、デバイス位置画像とを合成した合成画像ＣＩを生成し、表示部６０に表示させる。
　図４は、主制御部５１と合成画像生成部５２の機能ブロック図である。主制御部５１のデバイス磁界情報取得部５１２は、磁気センサアレイ１０から、カテーテル２０のデバイス磁界発生部２４の位置を示すデバイス磁界情報を取得し、コンピュータ５０の図示しない記憶部に記憶させる。同様に、主制御部５１のプローブ磁界情報取得部５１１は、磁気センサアレイ１０から、超音波プローブ４０のプローブ磁界発生部４３の位置を示すプローブ磁界情報を取得し、コンピュータ５０の記憶部に記憶させる。
　図５は、デバイス位置情報検出部５１４の処理について説明する図である。図５には、相互に直交するｘｙｚ軸を図示する。図５のｘｙｚ軸は、図３のＸＹＺ軸とは対応していない。主制御部５１のデバイス位置情報検出部５１４は、磁気センサアレイ１０から取得されたプローブ磁界情報と、デバイス磁界情報とを用いて、血管９１内におけるカテーテル２０の位置を検出する。まず、デバイス位置情報検出部５１４は、プローブ磁界情報を用いて、プローブ磁界発生部４３（第１～第３プローブ磁界発生部４３１～４３）が配置された面ＳＣ１と同一平面上にある基準面ＳＣを画定する。図３で説明した通り、この基準面ＳＣは、超音波センサ４４の走査面（得られる超音波エコー画像の断面）ＳＣ２とも同一平面上にある。次に、デバイス位置情報検出部５１４は、デバイス磁界情報を用いて、基準面ＳＣと、カテーテル２０との位置関係を特定する。具体的には、デバイス位置情報検出部５１４は、デバイス磁界情報を用いて、カテーテル２０の第１デバイス磁界発生部２４１が、基準面ＳＣ上に位置しているか、基準面ＳＣの一方側Ｄ１に位置しているか、基準面ＳＣの他方側Ｄ２に位置しているかを特定する。同様に、デバイス位置情報検出部５１４は、デバイス磁界情報を用いて、カテーテル２０の第２デバイス磁界発生部２４２が、基準面ＳＣ上に位置しているか、基準面ＳＣの一方側Ｄ１に位置しているか、基準面ＳＣの他方側Ｄ２に位置しているかを特定する。
　主制御部５１の超音波情報取得部５１３は、超音波プローブ４０から、超音波エコー画像を生成するための超音波情報を取得し、コンピュータ５０の記憶部に記憶させる。
　図６は、合成画像ＣＩの第１の例について説明する図である。図６（Ａ）には、血管９１、カテーテル２０、及び超音波プローブ４０の基準面ＳＣの位置関係を図示する。図６（Ａ）のＸＹＺ軸は、図３のＸＹＺ軸にそれぞれ対応しており、図５のｘｙｚ軸とは対応していない。図６（Ａ）の例では、血管９１の高さ（換言すれば、血管９１のＹ軸方向の径）が最大となる位置に、超音波プローブ４０の基準面ＳＣが設けられており、かつ、血管９１内においてカテーテル２０は、基準面ＳＣ上を進行している。
　図６（Ｂ）には、表示部６０に表示される合成画像ＣＩを図示する。エコー画像生成部５２２は、記憶部の超音波情報を用いて、超音波センサ４４の反射波の強度に応じた濃淡の諧調を付した２次元画像である、超音波エコー画像ＣＡを生成する。図６（Ｂ）に示すように、超音波エコー画像ＣＡには、基準面ＳＣと同一平面上にある、超音波センサ４４の走査面ＳＣ２における、血管９１とカテーテル２０とが含まれている。なお、超音波エコー画像ＣＡには、筋肉や脂肪といった、血管９１を取り囲む他の生体組織も含まれている。
　デバイス位置画像生成部５２１は、超音波エコー画像ＣＡと、デバイス位置情報検出部５１４により特定された位置関係（基準面ＳＣとカテーテル２０との位置関係）とから、デバイス位置画像ＣＢを生成する。本実施形態のデバイス位置画像ＣＢは、血管９１の横断面を表す画像９１ｓに、血管９１を縦断する基準面ＳＣの位置を表す画像ＳＣｓと、カテーテル２０の先端部の位置を表す画像２２ｓとを重畳した画像である。
　具体的には、まず、デバイス位置画像生成部５２１は、超音波エコー画像ＣＡを画像解析して、超音波エコー画像ＣＡの撮像範囲に占める血管９１の大きさや、カテーテル２０に対する血管９１の大きさを求めることにより、血管９１の径Ｌ９１を算出する。径Ｌ９１は、血管９１が基準面ＳＣと交差する部分の、外径、内径、外径と内径の組み合わせ、のいずれかとできる。次に、デバイス位置画像生成部５２１は、求めた径Ｌ９１を有する血管９１の横断面を表す血管モデル９１ｓを生成し、デバイス位置画像ＣＢに配置する。血管モデル９１ｓには、高さ（換言すれば、Ｙ軸方向の径）が最大となる位置に、基準面ＳＣを表す線分ＳＣｓが描画されている。次に、デバイス位置画像生成部５２１は、デバイス位置情報検出部５１４により特定された位置関係に応じた位置に、先端チップ２２を表す先端モデル２２ｓを描画する。具体的には、デバイス位置画像生成部５２１は、第１デバイス磁界発生部２４１が基準面ＳＣ上に位置している場合、線分ＳＣｓに重ねて先端モデル２２ｓを描画する。また、デバイス位置画像生成部５２１は、第１デバイス磁界発生部２４１が基準面ＳＣの一方側Ｄ１に位置している場合、線分ＳＣｓの一方側Ｄ１に先端モデル２２ｓを描画し、第１デバイス磁界発生部２４１が基準面ＳＣの他方側Ｄ２に位置している場合、線分ＳＣｓの他方側Ｄ２に先端モデル２２ｓを描画する。
　合成画像生成部５２は、エコー画像生成部５２２により生成された超音波エコー画像ＣＡと、デバイス位置画像生成部５２１により生成されたデバイス位置画像ＣＢとを、左右に配置することで合成した合成画像ＣＩを生成し、表示部６０に表示させる。図６（Ｂ）に示す合成画像ＣＩが表示されている場合、術者は、合成画像ＣＩを参照しつつ、カテーテル２０をそのまま進行させる。なお、超音波エコー画像ＣＡとデバイス位置画像ＣＢとは、合成画像ＣＩの上下に配置されてもよく、合成画像ＣＩにおいて異なる大きさで配置されてもよい。例えば、合成画像ＣＩにおいて、一方（例えばデバイス位置画像ＣＢ）を主画像として相対的に大きな表示とし、他方（例えば超音波エコー画像ＣＡ）を副画像として相対的に小さな表示としてもよい。この場合、主画像と副画像とは、術者により切り替え可能であってもよい。
　図７は、合成画像ＣＩの第２の例について説明する図である。図７の構成は、図６と同様である。図７（Ａ）の例では、血管９１内においてカテーテル２０は、基準面ＳＣよりも他方側を進行しており、基準面ＳＣ上にはない。この場合、図７（Ｂ）に示すように、合成画像ＣＩのうち、超音波エコー画像ＣＡには、血管９１のみが含まれ、カテーテル２０が含まれていない。これは、カテーテル２０が基準面ＳＣ、すなわち、超音波センサ４４の走査面ＳＣ２上にないからである。また、合成画像ＣＩのうち、デバイス位置画像ＣＢでは、血管モデル９１ｓの基準面ＳＣを表す線分ＳＣｓよりも他方側Ｄ２に、先端モデル２２ｓが描画されている。図７（Ｂ）に示す合成画像ＣＩが表示されている場合、術者は、図７（Ａ）に示す黒矢印の方向にカテーテル２０を引き戻し、合成画像ＣＩを参照しつつ、カテーテル２０を基準面ＳＣ上に位置するように操作する。
　図８は、合成画像ＣＩの第３の例について説明する図である。図８の構成は、図６と同様である。図８（Ａ）の例では、血管９１内において、カテーテル２０先端側の一部分（図示の例では、先端チップ２２及び第１デバイス磁界発生部２４１の近傍の一部）は、基準面ＳＣよりも一方側を進行しており、基準面ＳＣ上にはない。一方、カテーテル２０の基端側の部分（図示の例では、第２デバイス磁界発生部２４２より基端側の部分）は、基準面ＳＣ上を進行している。この場合、図８（Ｂ）に示すように、合成画像ＣＩのうち、超音波エコー画像ＣＡには、血管９１と、カテーテル２０の基端側の部分とが含まれている。また、合成画像ＣＩのうち、デバイス位置画像ＣＢでは、血管モデル９１ｓの基準面ＳＣを表す線分ＳＣｓよりも一方側Ｄ１に、先端モデル２２ｓが描画されている。これは、第１デバイス磁界発生部２４１が、基準面ＳＣよりも一方側に位置しているためである。図８（Ｂ）に示す合成画像ＣＩが表示されている場合、術者は、図８（Ａ）に示す黒矢印の方向にカテーテル２０を引き戻し、合成画像ＣＩを参照しつつ、カテーテル２０の先端部の湾曲を修正する。
　図９は、合成画像ＣＩの変形について説明する図である。図９（Ａ）は、合成画像ＣＩの第１の変形である合成画像ＣＩ１を示す。合成画像ＣＩ１は、図６で説明した超音波エコー画像ＣＡと、次に説明するデバイス位置画像ＣＢ１とを合成した画像である。デバイス位置画像ＣＢ１は、血管９１の３次元画像９１ｔｓに、血管９１を縦断する基準面ＳＣを表す面ＳＣｔｓと、カテーテル２０の先端部の３次元画像２０ｔｓとを重畳した画像である。デバイス位置画像生成部５２１は、超音波エコー画像ＣＡから得た血管９１の径Ｌ９１から、径Ｌ９１を有する血管９１の３次元画像９１ｔｓを生成し、デバイス位置画像ＣＢ１に配置する。血管９１の３次元画像９１ｔｓには、高さが最大となる位置に、基準面ＳＣを表す面ＳＣｔｓが描画されている。次に、デバイス位置画像生成部５２１は、デバイス位置情報検出部５１４により特定された位置関係に応じた位置に、カテーテル２０を描画する。具体的には、デバイス位置画像生成部５２１は、第１デバイス磁界発生部２４１と基準面ＳＣとの位置関係に応じた位置に、先端モデル２２ｔｓと第１デバイス磁界発生部２４１のモデル２４１ｔｓを描画する。また、デバイス位置画像生成部５２１は、第２デバイス磁界発生部２４２と基準面ＳＣとの位置関係に応じた位置に、第２デバイス磁界発生部２４２のモデル２４２ｔｓを描画する。
　図９（Ｂ）は、合成画像ＣＩの第２の変形である合成画像ＣＩ２を示す。合成画像ＣＩ２は、図６で説明した超音波エコー画像ＣＡと、次に説明するデバイス位置画像ＣＢ２とを合成した画像である。デバイス位置画像ＣＢ２は、上下の２段構成となっており、上段は、図６と同様の画像である。デバイス位置画像ＣＢ２の下段は、血管９１の横断面を表す画像９１ｓに、血管９１を縦断する基準面ＳＣの位置を表す画像ＳＣｓと、カテーテル２０の第２デバイス磁界発生部２４２の位置を表す画像２４２ｓとを重畳した画像である。合成画像生成部５２及びデバイス位置画像生成部５２１は、図９（Ａ）で説明した合成画像ＣＩ１、または、図９（Ｂ）で説明した合成画像ＣＩ２を生成して、表示部６０に表示させてもよい。
　以上のように、第１実施形態の医療装置１は、超音波エコー画像ＣＡと、デバイス磁界情報とから、血管９１内におけるカテーテル２０（医療デバイス）の位置を表すデバイス位置画像ＣＢを生成するデバイス位置画像生成部５２１を備える。このため、医師当の術者は、デバイス位置画像ＣＢによって、血管９１内におけるカテーテル２０の位置を確認することができるため、血管９１内のカテーテル２０を、意図する位置（すなわち、血管９１の高さが最大となる位置）へと容易に移動させることができる。この結果、手技の手間と時間を削減することができると共に、手技の精度を向上できる。
　また、第１実施形態の医療装置１は、プローブ磁界発生部４３（磁界発生部）を有する超音波プローブ４０と、超音波プローブ４０から発生する磁界に関するプローブ磁界情報を取得するプローブ磁界情報取得部５１１とを備える。このため、医療装置１は、プローブ磁界情報を用いて、超音波センサ４４の走査面ＳＣ２、すなわち、超音波エコー画像ＣＡに表れる血管９１の縦断面ＳＣ２（換言すれば、血管を縦断する基準面ＳＣ）と、デバイス磁界情報との位置合わせをした上（図５）で、デバイス磁界情報から血管９１内のカテーテル２０の位置を特定し、デバイス位置画像ＣＢを生成できる。また、デバイス位置画像ＣＢは、超音波エコー画像ＣＡに表れる血管９１の縦断面（血管９１を縦断する基準面ＳＣ）に対して、カテーテル２０が縦断面の一方側Ｄ１に位置しているか、他方側Ｄ２に位置しているかを表す画像である。このため術者は、デバイス位置画像ＣＢを確認することによって、カテーテル２０を進めるべき方向を容易に把握できる。
　さらに、図６～図８、及び図９（Ｂ）の例によれば、デバイス位置画像生成部５２１は、血管９１の横断面を表す画像９１ｓに、血管９１の縦断面の位置を示す画像ＳＣｓと、カテーテル２０（医療デバイス）の位置を示す画像２２ｓとを重畳したデバイス位置画像ＣＢ，ＣＢ２を生成する。このため術者は、デバイス位置画像ＣＢを確認することで、血管９１内におけるカテーテル２０の位置、及びカテーテル２０を進めるべき方向を直感的に把握できる。
　さらに、図９（Ａ）の例によれば、デバイス位置画像生成部５２１は、血管９１の３次元画像９１ｔｓに、血管９１の縦断面を示す面ＳＣｔｓと、カテーテル２０（医療デバイス）の先端部の３次元画像２２ｔｓ，２４１ｔｓ，２４２ｔｓとを重畳したデバイス位置画像ＣＢ１を生成する。このため術者は、デバイス位置画像ＣＢ１を確認することで、血管９１内におけるカテーテル２０の位置、及びカテーテル２０を進めるべき方向を、より一層直感的に把握できる。
　さらに、第１実施形態の医療装置１は、超音波エコー画像ＣＡと、デバイス位置画像ＣＢとを合成した合成画像ＣＩを生成する合成画像生成部５２を備える。このため術者は、超音波エコー画像ＣＡと、デバイス位置画像ＣＢとを同時に確認しつつ、手技を行うことができるため、手技の手間と時間をより一層削減することができると共に、手技の精度をさらに向上できる。また、図７や図８で説明したように、超音波プローブ４０と、カテーテル２０（医療デバイス）との位置にずれが生じたために、超音波エコー画像ＣＡでカテーテル２０を確認できなくなった場合でも、術者は、デバイス位置画像ＣＢを確認することによって、カテーテル２０を進めるべき方向を容易に把握できるため、カテーテル２０を意図する位置（例えば、超音波エコー画像ＣＡに表れる血管９１の縦断面上）へと、容易にリカバリできる。
＜第２実施形態＞
　図１０は、第２実施形態の医療装置１Ａの構成を例示した説明図である。第２実施形態の医療装置１Ａは、第１実施形態で説明した磁気センサアレイ１０と超音波プローブ４０とが一体とされた超音波プローブ４０Ａを用いて、第１実施形態と同様の合成画像ＣＩを生成する。医療装置１Ａは、第１実施形態の構成において、磁気センサアレイ１０及び超音波プローブ４０に代えて超音波プローブ４０Ａを備え、プローブ磁界情報取得部５１１を備えておらず、デバイス位置情報検出部５１４に代えてデバイス位置情報検出部５１４Ａを備え、デバイス位置画像生成部５２１に代えてデバイス位置画像生成部５２１Ａを備える。
　図１１は、第２実施形態の超音波プローブ４０Ａの構成を例示した説明図である。図１１には、図３と同様のＸＹＺ軸を図示する。超音波プローブ４０Ａは、本体部４１のうち、超音波センサ４４が配置されている側の面とは反対側の面に、磁気センサアレイ１０Ａが固定されている。磁気センサアレイ１０Ａは、複数の磁気センサ１１と、略矩形形状の本体部１２Ａとを有している。磁気センサ１１は、第１実施形態と同様の構成を有しており、本体部１２Ａに対して、縦横に並べたマトリックス状に配置されている。このように、第２実施形態の超音波プローブ４０Ａでは、超音波センサ４４と磁気センサ１１との位置関係が固定されている一方で、第１実施形態で説明したプローブ磁界発生部４３を有していない。超音波プローブ４０Ａは、第１実施形態と同様に、人体９０の大腿部に対して、血管９１の延伸方向と、超音波センサ４４が配列されている方向とを一致させた状態で、押し当てられる。なお、本体部１２Ａは、例えば、ゴムや合成樹脂等により形成できる。
　図１２は、第２実施形態の主制御部５１と合成画像生成部５２の機能ブロック図である。図１３は、第２実施形態のデバイス位置情報検出部５１４Ａの処理について説明する図である。図１３のｘｙｚ軸は、図１１のＸＹＺ軸とは対応していない。第２実施形態のデバイス位置情報検出部５１４Ａは、超音波プローブ４０Ａの磁気センサアレイ１０Ａから取得されたデバイス磁界情報のみを用いて（すなわち、第１実施形態で説明したプローブ磁界情報を用いることなく）、血管９１内におけるカテーテル２０の位置を検出する。図１１で説明した通り、本実施形態の超音波プローブ４０Ａでは、超音波センサ４４と磁気センサ１１との位置関係が固定されている。このため、デバイス位置情報検出部５１４Ａは、超音波センサ４４と磁気センサ１１との既知の位置関係を予め記憶しておくことにより、デバイス磁界情報のみを用いて、超音波プローブ４０Ａの超音波センサ４４の走査面（得られる超音波エコー画像の断面）ＳＣ２と、カテーテル２０との位置関係を特定できる。具体的には、デバイス位置情報検出部５１４Ａは、デバイス磁界情報を用いて、カテーテル２０の第１デバイス磁界発生部２４１が、基準面ＳＣ２上に位置しているか、基準面ＳＣ２の一方側Ｄ１に位置しているか、基準面ＳＣ２の他方側Ｄ２に位置しているかを特定できる。カテーテル２０の第２デバイス磁界発生部２４２についても同様である。
　デバイス位置画像生成部５２１Ａは、超音波エコー画像ＣＡと、デバイス位置情報検出部５１４Ａにより特定された位置関係（基準面ＳＣ２とカテーテル２０との位置関係）とから、デバイス位置画像ＣＢを生成する。第２実施形態のデバイス位置画像ＣＢは、超音波センサ４４と磁気センサ１１との既知の位置関係を用いて生成されている点を除いて、図６～図９で説明した第１実施形態と同様である。
　このように、医療装置１Ａの構成は種々の変更が可能であり、磁気センサアレイ１０と超音波プローブ４０とが一体とされた超音波プローブ４０Ａを用いて、合成画像ＣＩが生成されてもよい。また、図１１で説明した超音波プローブ４０Ａの構成はあくまで一例であり、磁気センサ１１は任意の態様で、超音波プローブ４０Ａに内蔵され得る。このようにしても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
　また、第２実施形態の医療装置１Ａによれば、医療装置１Ａは、超音波センサ４４との位置関係が固定された磁気センサ１１を有する超音波プローブ４０Ａを備える。すなわち、第２実施形態の構成によれば、超音波プローブ４０Ａにおける超音波センサ４４と磁気センサ１１との位置関係が既知であるため、医療装置１Ａは、超音波エコー画像ＣＡに表れる血管９１の縦断面（血管９１を縦断する基準面ＳＣ）と、デバイス磁界情報との位置合わせをすることなく、デバイス磁界情報から血管９１内のカテーテル２０（医療デバイス）の位置を特定し、デバイス位置画像ＣＢを生成できる。また、第１実施形態と比較して、磁気センサ１１及び超音波センサ４４と、カテーテル２０が挿入された血管９１との間の距離を短くできるため、磁気センサ１１及び超音波センサ４４での検出精度を向上でき、磁気センサ１１により得られたカテーテル２０の位置情報の信頼性を向上できる。さらに、デバイス位置画像ＣＢは、超音波エコー画像ＣＡに表れる血管９１の縦断面に対して、カテーテル２０が縦断面の一方側に位置しているか、他方側に位置しているかを表す画像である。このため術者は、デバイス位置画像ＣＢを確認することによって、カテーテル２０を進めるべき方向を容易に把握できる。
＜第３実施形態＞
　図１４は、第３実施形態の医療装置１Ｂの機能ブロック図である。第３実施形態の医療装置１Ｂは、第１実施形態で説明した合成画像ＣＩを生成及び表示しない。医療装置１Ｂは、第１実施形態で説明した構成において、合成画像生成部５２を備えていないと共に、デバイス位置画像生成部５２１に代えてデバイス位置画像生成部５２１Ｂを備えている。
　図１５は、第３実施形態のデバイス位置画像ＣＢについて説明する図である。図１５の構成は、図６と同様である。図１５（Ａ）の例では、図６（Ａ）と同様に、血管９１の高さが最大となる位置に、超音波プローブ４０の基準面ＳＣが設けられており、かつ、血管９１内においてカテーテル２０は、基準面ＳＣ上を進行している。この場合、図１５（Ｂ）に示すように、デバイス位置画像生成部５２１Ｂは、超音波エコー画像ＣＡと、デバイス位置情報検出部５１４により特定された位置関係（基準面ＳＣとカテーテル２０との位置関係）とから、デバイス位置画像ＣＢを生成する。そして、デバイス位置画像生成部５２１Ｂは、生成したデバイス位置画像ＣＢを、表示部６０に表示させる。
　このように、医療装置１Ｂの構成は種々の変更が可能であり、表示部６０には、超音波エコー画像ＣＡや合成画像ＣＩを表示させず、デバイス位置画像ＣＢのみを表示させてもよい。このようにしても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
＜本実施形態の変形例＞
　上記実施形態において、ハードウェアによって実現されるとした構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されるとした構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。また、本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
　［変形例１］
　上記第１～第３実施形態では、医療装置１，１Ａ，１Ｂの構成を例示した。しかし、医療装置１の構成は種々の変更が可能である。例えば、医療装置１において、磁気センサアレイ１０と、超音波プローブ４０と、コンピュータ５０と、表示部６０と、操作部７０との少なくとも一部は、一体的なデバイスとして構成されてもよい。例えば、医療装置１は、ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、心電計、Ｘ線撮像装置等の他の装置を備えていてもよい。
　［変形例２］
　上記第１～第３実施形態では、デバイス位置画像生成部５２１，５２１Ａ，５２１Ｂにより生成されるデバイス位置画像ＣＢの一例、及び、合成画像生成部５２により生成される合成画像ＣＩの一例を示した。しかし、これらの画像は、種々の変更が可能である。例えば、デバイス位置画像ＣＢは、血管９１内におけるカテーテル２０（医療デバイス）の位置を表すものとして、血管モデル９１ｓと、基準面ＳＣの位置を表す線分ＳＣｓと、先端モデル２２ｓを含むとしたが、これらの少なくとも一部は省略、または変更可能である。例えば、デバイス位置画像ＣＢは、血管モデル９１ｓと、先端モデル２２ｓとにより構成され、線分ＳＣｓが含まれていなくてもよい。例えば、デバイス位置画像ＣＢは、線分ＳＣｓと、先端モデル２２ｓとにより構成され、血管モデル９１ｓが含まれていなくてもよい。例えば、先端モデル２２ｓに代えて、第１デバイス磁界発生部２４１を表す画像が用いられてもよく、本体部２１を表す画像が用いられてもよい。例えば、先端モデル２２ｓに代えて、任意の文字、記号、図形等が用いられてもよい。
　例えば、合成画像ＣＩには、医療装置１が備える他の装置（ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、心電計、Ｘ線撮像装置等）により得られた画像や、他の装置により得られた情報に基づいて生成された画像（例えば、臓器の三次元モデル等）や、外部の記憶媒体から取得した画像や、ネットワークから取得した画像等、任意の画像が含まれていてもよい。例えば、合成画像ＣＩに含まれる画像（超音波エコー画像ＣＡ、デバイス位置画像ＣＢ、及び、上述した他の画像）は、利用者による表示／非表示の選択が可能であってもよい。この場合、合成画像ＣＩには、表示すべき画像を選択するためのウィンドウが含まれていてもよい。
　［変形例３］
　上記第１～第３実施形態の医療装置１，１Ａ，１Ｂの構成、及び上記変形例１，２の各構成は、適宜組み合わせてもよい。例えば、第２実施形態で説明した超音波プローブ４０Ａ用いる構成において、第３実施形態で説明したデバイス位置画像ＣＢを表示させてもよい。
　以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。
　　１，１Ａ，１Ｂ…医療装置
　　１０，１０Ａ…磁気センサアレイ
　　１１…磁気センサ
　　１２，１２Ａ…本体部
　　２０…カテーテル
　　２１…本体部
　　２２…先端チップ
　　２３…コネクタ
　　２４…デバイス磁界発生部
　　４０，４０Ａ…超音波プローブ
　　４１…本体部
　　４２…ハンドル部
　　４３…プローブ磁界発生部
　　４４…超音波センサ
　　５０…コンピュータ
　　５１…主制御部
　　５２…合成画像生成部
　　６０…表示部
　　６１…表示画面
　　７０…操作部
　　９０…人体
　　９１…血管
　　２４１…第１デバイス磁界発生部
　　２４２…第２デバイス磁界発生部
　　４３１…第１プローブ磁界発生部
　　４３２…第２プローブ磁界発生部
　　４３３…第３プローブ磁界発生部
　　５１１…プローブ磁界情報取得部
　　５１２…デバイス磁界情報取得部
　　５１３…超音波情報取得部
　　５１４，５１４Ａ…デバイス位置情報検出部
　　５１５…操作情報取得部
　　５１６…位置推定部
　　５２１，５２１Ａ，５２１Ｂ…デバイス位置画像生成部
　　５２２…エコー画像生成部

Claims (7)

  1. 　医療装置であって、
    　超音波センサを有し生体内に超音波を照射する超音波プローブから得られる、前記生体内の超音波情報を取得する超音波情報取得部と、
    　前記生体内に存在する血管内に挿入された医療デバイスから発生する磁界に関するデバイス磁界情報を取得するデバイス磁界情報取得部と、
    　前記超音波情報から前記血管の超音波エコー画像を生成するエコー画像生成部と、
    　前記超音波エコー画像と、前記デバイス磁界情報とから、前記血管内における前記医療デバイスの位置を表すデバイス位置画像を生成するデバイス位置画像生成部と、
    を備える、医療装置。
  2. 　請求項１に記載の医療装置であって、さらに、
    　磁界発生部を有する前記超音波プローブと、
    　前記超音波プローブから発生する磁界に関するプローブ磁界情報を取得するプローブ磁界情報取得部と、を備え、
    　前記デバイス位置画像生成部は、前記プローブ磁界情報により画定された前記血管を縦断する基準面に対して、前記医療デバイスが前記基準面の一方側に位置しているか、他方側に位置しているかを表す前記デバイス位置画像を生成する、医療装置。
  3. 　請求項１に記載の医療装置であって、さらに、
    　前記超音波センサとの位置関係が固定された磁気センサを有する前記超音波プローブを備え、
    　前記デバイス位置画像生成部は、前記超音波センサと前記磁気センサとの前記位置関係を用いて、前記血管を縦断する基準面に対して、前記医療デバイスが前記基準面の一方側に位置しているか、他方側に位置しているかを表す前記デバイス位置画像を生成する、医療装置。
  4. 　請求項２または請求項３に記載の医療装置であって、
    　前記デバイス位置画像生成部は、前記血管の横断面を表す画像に、前記血管を縦断する前記基準面の位置を示す画像と、前記医療デバイスの位置を示す画像とを重畳した前記デバイス位置画像を生成する、医療装置。
  5. 　請求項２または請求項３に記載の医療装置であって、
    　前記デバイス位置画像生成部は、前記血管の３次元画像に、前記血管を縦断する前記基準面を示す面と、前記医療デバイスの先端部の３次元画像とを重畳した前記デバイス位置画像を生成する、医療装置。
  6. 　請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の医療装置であって、さらに、
    　前記超音波エコー画像と、前記デバイス位置画像とを合成した合成画像を生成する合成画像生成部を備える、医療装置。
  7. 　画像生成方法であって、
    　超音波センサを有し生体内に超音波を照射する超音波プローブから得られる、前記生体内の超音波情報を取得する工程と、
    　前記生体内に存在する血管内に挿入された医療デバイスから発生する磁界に関するデバイス磁界情報を取得する工程と、
    　前記超音波情報から前記血管の超音波エコー画像を生成する工程と、
    　前記超音波エコー画像と、前記デバイス磁界情報とから、前記血管内における前記医療デバイスの位置を表すデバイス位置画像を生成する工程と、
    を備える、画像生成方法。
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