(57)【要約】【課題】手動走査過程において、表示画面から視線を動かすことなく、手動走査座標系を背景としつつ、プローブについての現在の位置及び向きを認識できるようにする。【解決手段】プローブの手動走査の際に手動走査ガイド７８が表示される。手動走査ガイド７８はプローブシンボル８０と座標系シンボル８２とからなる。プローブシンボル８０は位置インジケータ８０ａと向きインジケータ８０ｂとからなる。ｘ軸方向の位置ずれが生じた場合、プローブシンボル８０が上下方向に移動する。ｚ軸からプローブの向きがずれた場合、プローブシンボル８０が傾斜運動（回転運動）する。【選択図】図６
2020062200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
手動で走査され、ビーム走査面を形成するプローブと、
前記プローブについての位置情報を取得する取得部と、
前記ビーム走査面から得られたデータに基づいて断層画像を形成する断層画像形成部と、
前記プローブについての初期の位置情報に基づいて定義される手動走査座標系を示す座標系シンボルと前記プローブについての現在の位置情報を示すプローブシンボルとを含む手動走査ガイドを生成するガイド生成部と、
前記断層画像及び前記手動走査ガイドを表示する表示部と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１記載の超音波診断装置において、
前記初期の位置情報としての初期位置及び初期向きに基づいて前記手動走査座標系が定義され、
前記現在の位置情報としての現在位置及び現在向きに基づいて前記プローブシンボルが生成され、
前記初期位置からの前記現在位置のずれに応じて前記座標系シンボルに対して前記プローブシンボルの位置が変化し、
前記初期向きからの前記現在の向きのずれに応じて前記座標系シンボルに対して前記プローブシンボルの向きが変化する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項２記載の超音波診断装置において、
前記初期位置及び前記初期向きは、初期設定信号が生成された時点での前記プローブの位置及び向きであり、
生体に対して前記プローブが当接され、且つ、前記プローブの手動走査方向が定まった段階で前記初期設定信号が生成される、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項２記載の超音波診断装置において、
前記座標系シンボルは、
前記初期向きによって定義される方向軸と、
前記方向軸に直交する直交軸と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項４記載の超音波診断装置において、
前記プローブシンボルは、
前記現在位置を示すインジケータであって、前記直交軸上を運動し又は前記直交軸に沿って運動する位置インジケータと、
前記現在向きを示すインジケータであって、前記方向軸に対して傾斜運動する向きインジケータと、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
請求項１記載の超音波診断装置において、
前記プローブの手動走査によって得られたボリュームデータと他の装置で得られたボリュームデータとの間での座標系キャリブレーションを実行するキャリブレーション手段を含む、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】
プローブによって形成されるビーム走査面から得られたデータに基づいて断層画像を表示する工程と、
前記断層画像と共に手動走査ガイドを表示する工程と、
を含み、
前記手動走査ガイドは、
前記プローブの初期位置及び初期向きに基づいて定義される手動走査座標系を示す座標系シンボルと、
前記プローブの現在位置及び現在向きを示すプローブシンボルと、
を含むことを特徴とする表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波診断装置及び表示方法に関し、特に、プローブ操作の支援に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療の分野において超音波診断装置が活用されている。超音波診断装置は、生体への超音波の送受波により得られたデータに基づいて超音波画像を形成する装置である。近時、ＲＶＳ（Real-time Virtual Sonography）機能又はそれに相当する機能を備えた超音波診断装置が普及しつつあり、その機能の益々の活用が期待されている。ＲＶＳ機能によれば、例えば、生体内のある断面を表すリアルタイム断層画像と、同じ断面を表す他の断層画像（ＣＴ画像、ＭＲＩ画像等）と、を同時に観察することが可能となる。ＲＶＳ機能の利用に先立ってキャリブレーションが実施される。キャリブレーションは、超音波診断装置において取得されたボリュームデータの座標系と、他の医療装置において取得されたボリュームデータの座標系と、を一致又は整合させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１５６９０７号公報
【特許文献２】特開２００５−１２４７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一次元振動素子アレイを備えたプローブの手動走査（マニュアルスキャン）により、生体内の三次元空間からボリュームデータを取得する手技が知られている。そのような手動走査は、例えば、座標系キャリブレーションに先立って実行され、あるいは、ボリュームレンダリングに先立って実行される。座標系キャリブレーションの精度を高め、あるいは、レンダリング画像の品質を高めるためには、手動走査過程において、プローブが所定の運動（例えば平行運動）を行うように、プローブの位置や向きを維持又は調整する必要がある。すなわち、ボリュームデータの利用の観点から見て、ボリュームデータを構成している複数のフレームデータの並びが適正化されるように、手動走査を行うことが求められる。表示されている超音波画像を観察しながら、すなわち表示画面から視線を動かすことなく、手動走査を行わなければならないことも多い。
【０００５】
なお、特許文献１には、被検者の体表面上にプローブの手動走査方向を投影像として表示する技術が開示されている。その技術によると、手動走査に際して表示画面から視線を動かす必要がある。特許文献２には、登録された過去の位置及び姿勢に対して、プローブの現在の位置及び姿勢を合致させることを支援する技術が開示されている。その技術では、手動走査過程における個々の時点でプローブの位置及び姿勢の調整を支援することできない。
【０００６】
本発明の目的は、プローブの手動走査を支援することにある。あるいは、本発明の目的は、手動走査過程において、表示画面から視線を動かすことなくプローブについての現在の位置情報を認識できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る超音波診断装置は、手動で走査され、ビーム走査面を形成するプローブと、前記プローブについての位置情報を取得する取得部と、前記ビーム走査面から得られたデータに基づいて断層画像を形成する断層画像形成部と、前記プローブについての初期の位置情報に基づいて定義される手動走査座標系を示す座標系シンボルと前記プローブについての現在の位置情報を示すプローブシンボルとを含む手動走査ガイドを生成するガイド生成部と、前記断層画像及び前記手動走査ガイドを表示する表示部と、を含むことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明に係る表示方法は、プローブによって形成されるビーム走査面から得られたデータに基づいて断層画像を表示する工程と、前記断層画像と共に手動走査ガイドを表示する工程と、を含み、前記手動走査ガイドは、前記プローブの初期位置及び初期向きに基づいて定義される手動走査座標系を示す座標系シンボルと、前記プローブの現在位置及び現在向きを示すプローブシンボルと、を含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、プローブの手動走査を支援できる。あるいは、本発明によれば、手動走査過程において、表示画面から視線を動かすことなく、手動走査座標系を背景としつつプローブについての現在の位置情報を認識できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る超音波診断装置を示すブロック図である。
【図２】手動走査の一例を示す図である。
【図３】座標系のキャリブレーションを説明するための図である。
【図４】同一断面を示す断層画像及び参照画像の表示例を示す図である。
【図５】手動走査によって取得される複数のフレームデータを示す図である。
【図６】手動走査ガイドの第１例についての初期状態を示す図である。
【図７】手動走査ガイドの第１例についての第１状態を示す図である。
【図８】手動走査ガイドの第１例についての第２状態を示す図である。
【図９】キャリブレーション動作を示すフローチャートである。
【図１０】手動走査ガイドの第２例を示す図である。
【図１１】手動走査ガイドの第３例を示す図である。
【図１２】手動走査ガイドの第４例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
（１）実施形態の概要
実施形態に係る超音波診断装置は、プローブ、取得部、断層画像形成部、ガイド生成部及び表示部を有する。プローブは、手動で走査され、ビーム走査面を形成するものである。取得部によりプローブについての位置情報が取得される。断層画像形成部は、ビーム走査面から得られたデータに基づいて、断層画像を形成する。ガイド生成部は、プローブについての初期の位置情報に基づいて定義される手動走査座標系を示す座標系シンボルとプローブについての現在の位置情報を示すプローブシンボルとを含む手動走査ガイドを生成する。断層画像及び手動走査ガイドが表示部に表示される。
【００１３】
上記構成によれば、手動走査ガイドの観察によって、手動走査座標系を示す座標系シンボルを背景としつつ、プローブについての現在の位置情報を的確に認識できる。その上で、プローブの位置、向き（姿勢）等を調整することが可能となる。手動走査ガイドは、断層画像と共に表示されるので、プローブの位置、向き等の調整に際して、表示画面から視線を外す必要はない。なお、位置情報は、位置及び向きの一方又は両方を含む概念である。手動走査座標系は、実施形態において、プローブそれ自体によって、換言すれば、ユーザーの判断によって、簡便に定義されるものである。例えば、座標系キャリブレーション前においても手動走査座標系を定義することが可能である。
【００１４】
実施形態においては、初期の位置情報としての初期位置及び初期向きに基づいて手動走査座標系が定義され、現在の位置情報としての現在位置及び現在向きに基づいてプローブシンボルが生成され、初期位置からの現在位置のずれに応じて座標系シンボルに対してプローブシンボルの位置が変化し、初期向きからの現在の向きのずれに応じて座標系シンボルに対してプローブシンボルの向きが変化する。この構成によれば、手動走査ガイドの観察を通じて、現在位置のずれの程度及び現在向きのずれの程度をリアルタイムで認識することが可能となる。
【００１５】
プローブについては、プローブ中心軸としてのｙ軸、ビーム走査面の法線に相当するｚ軸、ｙ軸及びｚ軸に直交するｘ軸、ｙ軸周りの回転角度α、ｘ軸周りの回転角度β、ｚ軸周りの回転角度γを定義し得る。それらの６つの座標成分の内で、手動走査において特に重要となる少数の座標成分が認識できるように、シンプルな座標系シンボル及びプローブシンボルを構成するのが望ましい。例えば、手動走査ガイドは、限定された２つ又は３つの座標成分を表示するものである。そのようにすれば現状を認識する上での混乱やプローブを操作する上での混乱が生じ難くなる。
【００１６】
実施形態において、初期位置及び初期向きは、初期設定信号が生成された時点でのプローブの位置及び向きであり、生体に対してプローブが当接され、且つ、プローブの手動走査方向が定まった場合に初期設定信号が生成される。初期設定信号は自動的に生成され又は手動で生成される。生体表面にプローブを当接した後、プローブの位置や向きが適正となった状態において、ユーザーによって初期設定信号の生成が指示されてもよい。プローブの位置及び向きが一定時間継続した場合に初期設定信号が自動的に生成されてもよい。初期位置及び初期向きを定める際に、プローブ及び組織の観察が必要であるとしても、その後においては、手動走査ガイドの参照により、つまり表示画面から視線を外すことなく、プローブの位置及び向きを調整できる。もっとも、何らかの必要に応じて、手動走査中において、プローブ等が観察されてもよい。
【００１７】
実施形態において、座標系シンボルは、初期向きによって定義される第１軸と、第１軸に直交する第２軸と、を有する。プローブシンボルは、現在位置を示すインジケータであって、直交軸上を運動し又は直交軸に沿って運動する位置インジケータと、現在向きを示すインジケータであって、方向軸に対して傾斜運動する向きインジケータと、を含む。この構成によれば、位置のずれ及び向きのずれを個別的に特定し易くなる。第１軸は上記ｚ軸に対応するものであり、第２軸は上記ｘ軸又はｙ軸に対応するものである。直交軸上ではなく直交軸から離れた位置において位置インジケータが直交軸方向に運動する構成が採用されてもよい。
【００１８】
実施形態に係る超音波診断装置は、プローブの手動走査によって得られたボリュームデータと他の装置で得られた他のボリュームデータとの間での座標系キャリブレーションを実行するキャリブレーション手段を含む。ボリュームデータの質を高めることにより座標系キャリブレーションの質を高められる。座標系キャリブレーション後に手動走査を行う場合において手動走査ガイドが表示されてもよい。
【００１９】
実施形態に係る表示方法は、プローブによって形成されるビーム走査面から得られたデータに基づいて断層画像を表示する工程と、断層画像と共に手動走査ガイドを表示する工程と、を含む。上記手動走査ガイドは、プローブの初期位置及び初期向きに基づいて定義される手動走査座標系を示す座標系シンボルと、プローブの現在位置及び現在向きを示すプローブシンボルと、を含む。この表示方法は、ハードウエアの機能として又はソフトウエアの機能として実現され得る。後者の場合、上記表示方法を実行す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超音波診断装置へインストールされる。
【００２０】
（２）実施形態の詳細
図１には、実施形態に係る超音波診断装置が示されている。超音波診断装置は、病院等の医療機関に設置され、生体に対する超音波の送受波により得られた受信データに基づいて超音波画像を形成する装置である。
【００２１】
超音波プローブとしてのプローブ１０は、本実施形態において、外科手術中において使用されるいわゆる術中プローブである。すなわち、プローブ１０は、開腹状態において露出した臓器の表面に当接して使用されるものである。臓器は例えば肝臓である。被検体の表面（例えば腹部）に当接されるプローブが使用されてもよい。
【００２２】
プローブ１０は、プローブヘッド、ケーブル及びコネクタによって構成される。プローブヘッドには、一次元振動素子アレイ（１Ｄ振動素子アレイ）が設けられている。１Ｄ振動素子アレイは、実施形態において、円弧状に配列された複数の振動素子により構成される。１Ｄ振動素子アレイによって超音波が送受波され、これにより超音波ビームが形成される。超音波ビームの電子走査によってビーム走査面１２が形成される。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。実施形態においては、電子リニア走査方式の一態様をなす電子コンベックス走査方式が採用されている。プローブヘッドは、ユーザーである手術者における複数の指によって保持される。プローブヘッド内に、直線的に並んだ複数の振動素子からなる１Ｄ振動素子アレイが設けられてもよい。
【００２３】
実施形態においては、プローブ１０の送受波面が肝臓表面に当接された状態が維持されつつ、プローブ１０が肝臓表面に沿って手動で走査される。図１においては、その手動走査が符号１３で示されている。移動後のプローブが符号１０Ａで示されている。手動走査方向は、基本的に、初期設定時点におけるビーム走査面１２に直交する方向である。この手動走査により、空間的に異なる複数の位置において複数のビーム走査面１２が形成され、それらに対応する複数のフレームデータが取得される。それらのフレームデータにより後述するボリュームデータが構成される。
【００２４】
プローブ１０、具体的にはプローブ１０のプローブヘッドには、磁気センサ１４が設けられている。磁場発生器１６により、測位用の磁場（三次元磁場）が生成されており、その磁場が磁気センサ１４によって検出される。磁気センサ１４から出力された検出信号が測位コントローラ１８へ送られている。測位コントローラ１８から磁場発生器へ駆動信号が送られている。測位コントローラ１８は、磁気センサ１４から出力された検出信号に基づいて、磁気センサ１４が設けられているプローブの位置及び向き、換言すれば、ビーム走査面１２の位置及び向きを演算するものである。すなわち、実施形態においては、フレームデータごとに、その位置情報が演算されている。演算された位置情報は後述する制御部３８へ出力されている。なお、測位コントローラ１８は電子回路として構成され得る。制御部３８内に測位コントローラ１８を組み込むようにしてもよい。磁気センサ１４、磁場発生器１６及び測位コントローラ１８により、測位システムが構成される。
【００２５】
送信部２０は、送信時において、１Ｄ振動素子アレイを構成する複数の振動素子に対して複数の送信信号を並列的に供給する送信ビームフォーマーであり、それは電子回路として構成される。受信部２２は、受信時において、１Ｄ振動素子アレイを構成する複数の振動素子から並列的に出力される複数の受信信号を整相加算（遅延加算）する受信ビームフォーマーであり、それは電子回路として構成される。受信部２２は、複数のＡ／Ｄ変換器、検波回路等を備えている。受信部２２での複数の受信信号の整相加算によりビームデータが生成される。なお、個々のフレームデータは、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。個々の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。受信部２２の後段にはビームデータ処理部が設けられているが、その図示は省略されている。
【００２６】
断層画像形成部２４は、実施形態において、デジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）を備えたプロセッサによって構成される。ＤＳＣは、座標変換機能、画素補間機能、フレームレート変換機能等を有する。断層画像形成部２４は、順次入力される複数のフレームデータに基づいて、複数の断層画像を順次形成する。個々の断層画像の実体は座標変換後のフレームデータ（表示フレームデータ）である。各フレームデータは、二次元に整列した複数の輝度データにより構成される。断層画像形成部２４から順次出力される複数のフレームデータは、表示処理部２６へ送られている。
【００２７】
３Ｄメモリ２７には、制御部３８の制御の下、受信部２２から出力されたフレームデータ列つまりボリュームデータが格納される。具体的には、取込開始が判定された時点から取込終了が判定された時点までの期間内において生成された複数のフレームデータが３Ｄメモリ２７に格納される。実施形態においては、手動的に又は自動的に初期設定信号が生成されており、初期設定信号の生成時点で取込開始が判定される。３Ｄメモリ２７への各フレームデータの格納に際して、各フレームデータに対応付けてその位置情報を格納してもよい。格納された各位置情報は、複数のフレームデータ相互間の空間的な関係を示すものである。それらの位置情報は、座標系キャリブレーション又は他の目的で利用される。各フレームデータの書き込み時に位置情報に基づいて座標変換が実行されてもよいし、各フレームデータの読み出し時に位置情報に基づいて座標変換が実行されてもよい。断層画像形成部２４から順次出力されるフレームデータが３Ｄメモリ２７に格納されてもよい。
【００２８】
三次元画像形成部２８は、３Ｄメモリ２７に格納されたボリュームデータに基づいて三次元画像を形成するものである。三次元画像は、組織を立体的に表現した画像である。三次元画像の形成に際しては、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、等が利用される。
【００２９】
３Ｄメモリ３０には、他の医療装置（例えば、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、他の超音波診断装置）で取得されたボリュームデータ３１が格納される。そのボリュームデータは、同一の被検者から取得されたものであり、具体的には、同人における、肝臓を含む三次元領域から取得されたものである。
【００３０】
参照画像形成部３２は、３Ｄメモリ３０内のボリュームデータに基づいて、参照画像として、断層画像、三次元画像等を形成する。ＲＶＳ機能の実行時には、参照画像形成部３２により、現在表示されている断層画像と同じ断面を表す断層画像がＭＰＲ（Multi-Planar Reconstruction）画像として形成される。
【００３１】
手動走査ガイド生成部３４は、制御部３８の制御の下で、手動走査ガイドを生成するものである。手動走査ガイド生成部３４には制御部３８からの位置情報が与えられており、それに基づいて手動走査ガイド生成部３４が手動操作ガイドを生成する。手動走査ガイドは、リアルタイム断層画像と一緒に表示される画像であり、手動走査を支援する画像である。具体的には、後述するように、手動走査ガイドは、座標系インジケータ及びプローブインジケータを含む。初期設定信号が生成された時点のプローブの位置（初期位置）及び向き（初期向き）に基づいて手動走査座標系が定義され、それを表すものとして座標系インジケータが生成される。その座標系インジケータを背景として、現在のプローブの位置及び向きを示すプローブインジケータが生成される。手動走査過程では、手動走査ガイドの参照により、プローブの位置（現在位置）及び向き（現在向き）が適正であることを確認でき、あるいは、プローブの位置（現在位置）及び向き（現在向き）を修正することが可能である。手動走査ガイドを示すデータが表示処理部２６へ送られている。
【００３２】
表示処理部２６には、断層画像データ、三次元画像データ、参照画像データ、手動走査ガイドデータ等が入力されている。表示処理部２６は、画像合成機能、カラー処理機能、グラフィック画像生成機能等を有する。表示処理部２６により、表示部３６に表示する表示画像が形成される。表示部３６は、ＬＣＤ、有機ＥＬ表示デバイス等によって構成される。制御部３８に接続された操作パネル４２は、入力デバイスであり、それは複数のスイッチ、複数のボタン、トラックボール、キーボード等を有する。
【００３３】
なお、三次元画像形成部２８、参照画像形成部３２、手動走査ガイド生成部３４及び表示処理部２６は、それぞれ、例えばプロセッサにより構成される。それらが単一のプロセッサにより構成されてもよい。それらが制御部３８の機能として実現されてもよい。それらが他のデバイスによって構成されてもよい。
【００３４】
制御部３８は、制御手段として機能するものであり、実施形態において、ＣＰＵ及び動作プログラムにより構成される。制御部３８は、図１に示されている各構成の動作を制御するものである。実施形態において、制御部３８は、座標系キャリブレーション機能、手動走査支援機能、ボリュームデータ取込制御機能、ＲＶＳ機能、等を有している。座標系キャリブレーション機能が、図１において、キャリブレーション部４０として表現されている。
【００３５】
手動走査支援機能の実行に際しては、手動走査ガイド生成部３４が機能する。ボリュームデータ取込制御機能は、プローブ１０の手動走査過程において、ボリュームデータを構成するフレームデータ列の取込開始及び取込終了を自動判定する機能である。組織への当接後において位置及び向きが一定期間にわたって維持された場合に初期設定信号が自動的に生成されてもよい。フレームデータ列に基づいて組織への接触を自動判定し、その時点で初期設定信号が自動的に生成されてもよい。その上で、初期設定信号の生成をトリガとして、フレームデータの取り込みが開始されてもよい。一定距離又は一定時間にわたって手動走査が行われた場合、あるいは、必要な枚数分のフレームデータの取り込みが行われた時点で、取込終了信号が自動的に生成されてもよい。生体からプローブ１０が離れたことを自動的に判定し、その時点で取込終了信号が生成されてもよい。
【００３６】
キャリブレーション部４０は、座標系キャブレーション時において機能する。その際には、３Ｄメモリ２７，３０に格納された２つのボリュームデータが制御部３８に読み込まれる。ここでは、混同を避けるために、図１に示されている超音波診断装置で取得されたボリュームデータを第１ボリュームデータと表現し、他の医療装置で取得されたボリュームデータを第２ボリュームデータと表現する。キャリブレーション部４０は、第１ボリュームデータ中の所定のオブジェクト（所定部位の像）を自動的に認識し、その所定のオブジェクトの位置及び姿勢を基準として座標系を定義する。所定のオブジェクトは、例えば、肝臓中の門脈又は門脈付近に対応する門脈像である。そのオブジェクトを基準として定義された座標系が第１ボリュームデータに適用される。３Ｄメモリ３０に格納された第２ボリュームデータに対しては他の医療装置において門脈像を基準として既に座標系が定義されている。図１に示される超音波診断装置において、第２ボリュームデータに対して上記同様の処理を適用し、座標系を定義するようにしてもよい。以上の処理により、２つのボリュームデータ間において座標系を合わせることが可能となる。オブジェクトの認識に際しては、例えば、機械学習型の識別器が利用されてもよい。それは、例えばＣＮＮ（Convolutional Neural Network）によって構成され得る。
【００３７】
図２には、手動走査の一例が示されている。開腹状態において露出した肝臓５０の表面に対してプローブ１０が当接され、プローブ１０の接触状態が維持されつつ、プローブ１０が手動で走査（平行移動）される。手動走査の開始時においては、座標系定義用オブジェクトとしての門脈像を取り込めるように、プローブ１０が所定の位置に位置決められ、また、プローブ１０の向きが所定の方向に合わせられる。手動走査の距離（目標距離）は、例えば３〜８ｃｍの範囲内の所定値であり、その距離は任意に定め得る。手動走査終了時点でのプローブが符号１０Ａで示されている。
【００３８】
図３には、第１ボリュームデータ５６及び第２ボリュームデータ５２が示されている。第１ボリュームデータ５６は上記の手動走査によって得られたものである。第１ボリュームデータ５６は、記憶空間上において並ぶ複数のフレームデータ５８により構成される。ここでは＃１が最初のフレームデータを示しており、＃ｎが最後のフレームデータを示している。第１ボリュームデータ５６内には門脈像６０が含まれる。第２ボリュームデータ５２は、他の医療装置によって過去に取得されたものであり、第２ボリュームデータ５２にも門脈像５４が含まれている。第２ボリュームデータ５２に対しては、門脈像５４を基準としてＸ’Ｙ’Ｚ’座標系が定義されている。
【００３９】
実施形態においては、第１ボリュームデータ５６が取得された後、第１ボリュームデータ５６中の門脈像６０が自動的に抽出又は認識され、その門脈像６０を基準として、第１ボリュームデータ５６に対してＸＹＺ座標系が定義される。ＸＹＺ座標系は、Ｘ’Ｙ’Ｚ’座標系に対応付けられる座標系である。この座標系キャリブレーションにより、第１ボリュームデータ５６においてある断面が指定された場合、第２ボリュームデータ５２において同一断面を特定することが可能となる。実施形態においては座標系キャリブレーションの実行前に座標系キャリブレーションで必要となるボリュームデータを取得するためにプローブの手動走査が実施されている。もちろん、他の目的でプローブの手動走査が実施されてもよい。上記で説明した以外の手法を利用して座標系がキャリブレーションされてもよい。
【００４０】
図４には、上記ＲＶＳ機能の実行により表示される画像６２が例示されている。図示の例において、画像６２は、断層画像６４及び参照画像６６を含むものである。断層画像６４は、ビーム走査面から取得されたフレームデータ列に基づいて形成されるリアルタイム画像であり、生体内におけるある組織断面を表した動画像である。参照画像６６は、その組織断面と同一の断面を表した静止画像である。例えば、参照画像６６は、Ｘ線ＣＴ装置において取得されたボリュームデータに基づいて形成される。符号６８はビーム走査面に相当するエリアを示している。
【００４１】
図５には、手動走査によって得られるフレームデータ列７２が示されている。初期設定信号の生成時におけるプローブの位置及び向きに基づいて座標系（手動走査座標系）ｘｙｚが定義される。ｙ軸がプローブ中心軸に相当している。ｚ軸がプローブの向きつまりビーム走査面７０の法線に相当している。ｚ軸方向が手動走査方向である。ｘ軸はｙ軸及びｚ軸に直交する軸である。図示の例では、ビーム走査面７０の頂点が送受信原点であり、それがｘｙｚ座標系の原点に一致している。ｙ軸周りの角度がαで表現され、ｙ軸周りの角度がβで表現され、ｚ軸周りの角度がγで表現されている。
【００４２】
図６には、手動走査ガイドの第１例が示されている。具体的には、図６には、初期設定信号が生成された時点での手動走査ガイド７８が示されている。表示画像７４には、断層画像７６、及び、手動走査ガイド７８が含まれている。手動走査ガイド７８は、プローブシンボル８０及び座標系シンボル８２により構成される。プローブシンボル８０は、この第１例において、丸形状をもった位置インジケータ８０ａと、三角形状をもった向きインジケータ８０ｂと、からなる。位置インジケータ８０ａと向きインジケータ８０ｂは一体化されており、両者は一体的に運動する。座標系シンボル８２は、ｚ軸つまり移動方向を表すライン８２ｚと、ｘ軸を表すライン８２ｘと、からなる。ライン８２ｘは、図６の左右方向に伸長した形態を有しているが、プローブシンボル８０が運動するのは図６において上下方向のみであり、つまりライン８２ｘ上においてのみ運動する。初期設定信号の生成後、所定時間にわたって、メッセージ８４が表示される。そのメッセージは、走査方向へのプローブの平行運動を促すものである。そのメッセージに従って、手動走査が開始される。
【００４３】
図７には、位置ずれが生じた場合における手動走査ガイド７８が示されている。手動走査の過程で、向きは変わらないものの、プローブの位置がｘ軸方向（＋ｘの方向）にシフトしてしまった場合、手動走査ガイド７８が符号８６で示すように＋ｘ側に運動する。シフト後の位置が＋ｘ１で示されている。プローブシンボル８０の内で、位置インジケータ８０ａの位置が＋ｘ側にずれており、一方、向きインジケータ８０ｂはｚ軸と平行な方向を向いている。具体的には、上記の制御部は、ｘ軸上における初期位置と現在位置との差分が一定値を超えた場合、メッセージ８８を表示する。そのメッセージ８８は、例えば、位置ずれが生じたことを示すものであり、あるいは、位置ずれが解消するようにプローブを移動させることを求めるものである。位置ずれが解消すれば、上記の位置インジケータ８０ａが座標系シンボルの原点に戻ってくる。
【００４４】
図８には、図７に示した状態から更に向きずれが生じた場合における手動走査ガイド７８が示されている。プローブの向きがｙ軸周りにおいて角度αだけ変化している。その結果、プローブシンボル８０、具体的には向きインジケータ８０ｂが傾斜運動して、それにより示されている向きがｚ軸から離れている。角度αが一定値を超えた時点でメッセージ９０が表示される。そのメッセージ９０は、向きずれが生じたことを示すものであり、あるいは、向きずれが解消するようにプローブの姿勢を変化させることを求めるものである。向きずれが解消すれば、上記の向きインジケータ８０ｂの向きがｚ軸と平行になる。
【００４５】
図９には、座標系キャリブレーション時の動作がフローチャートとして示されている。この動作は上記制御部の制御によって実行されるものである。超音波ビームが繰り返し走査されている状態において、以下の一連の工程が実行される。
【００４６】
Ｓ１０では、本処理を開始するか否かが判断される。実施形態においては、自動的に又は手動で初期設定信号が生成され、その生成時点で、Ｓ１０において本処理の開始が判定され、これによってＳ１２以降の工程が実行される。Ｓ１２では、初期の位置情報に基づいて、すなわち、プローブの初期位置及び初期向きに基づいて、手動走査座標系が定義される。Ｓ１４では、現在の位置情報に基づいてプローブシンボルが生成され、それを含む手動走査ガイドが断層画像の近傍に表示される。Ｓ１６ではビーム走査によって取得されたフレームデータが３Ｄメモリ内に格納される。
【００４７】
Ｓ１８において終了条件が満たされたと判断されるまで、上記のＳ１４及びＳ１６が繰り返し実行される。手動走査の過程において、手動走査ガイドの参照により、ユーザーにより、プローブの位置及び向きが調整され、あるいは、初期位置及び初期向きが維持されるようにプローブが動かされる。終了条件として、例えば、手動走査終了の指示、所定の手動走査距離への到達、所定の手動走査時間への到達、所定のフレーム数の取込完了、といった各種の条件があげられる。生体からのプローブの離脱をもって手動走査終了が判断されてもよい。
【００４８】
Ｓ２０では、取り込まれたフレームデータの個数が参照され、その個数がk未満であるか否かが判断される。その個数がｋ未満である場合、Ｓ２２においてエラー処理が実行される。例えば、再度の手動走査を促すメッセージが表示される。Ｓ２０において、取り込まれたフレームデータの個数がｋ以上であると判断された場合、Ｓ２４において３Ｄメモリ内のボリュームデータが解析される。例えば、所定のオブジェクトが自動的に抽出される。Ｓ２６においては、Ｓ２４の処理結果に基づいてボリュームデータに対して座標系が定義される。その座標系は他の装置において取得されたボリュームデータに対して定義された座標系と同一のものである。その後、必要に応じて、ＲＶＳ機能の実行下で、超音波診断が実施される。
【００４９】
図１０には、手動走査ガイドの第２例が示されている。なお、図６に示した要素と同一の要素には同一符号を付し、その説明を省略する。このことは図７以降の各図においても同様である。
【００５０】
図１０において、手動走査ガイド９２は、座標系シンボル９４及びプローブシンボル９６により構成される。座標系シンボル９４は、ｚ軸を表すライン９４ｚとｙ軸を表すライン９４ｙとにより構成される。プローブシンボル９６は、原点インジケータ９６ａと方向インジケータ９６ｂとからなる。それらは一体化されている。図示の例では、ボリュームデータの取り込み時に、プローブが揺動走査（煽り走査）されており、その際における揺動角度つまりｘ軸周りの角度βが方向インジケータ９６ｂの向きとして表現されている。原点インジケータ９６ａはｚ軸方向及びｙ軸方向のいずれにも移動しない。手動走査ガイド９２と共にメッセージ９８が表示されている。そのメッセージ９８は揺動走査を促すものである。
【００５１】
図１１には、手動走査ガイドの第３例が示されている。表示画像７４の下部には二段にわたって手動走査ガイド７８及び手動走査ガイド９９が示されている。この手動走査ガイドペアは、手動で平行走査を行う場合において表示されるものである。手動走査ガイド７８によって、プローブのｘ方向の位置ずれが表現され、またｙ軸周りにおけるプローブの向きずれが表現される。手動走査ガイド９９によって、プローブのｙ軸周りの向きずれが表現される。すなわち、座標系における６つの座標成分の内で３つを表示したものである。手動走査ガイド９９におけるプローブシンボルも座標系シンボルの原点周りにおいて回転運動のみを行う。
【００５２】
図１２には、手動走査ガイドの第４例が示されている。表示画像の下部には手動走査ガイド１０２が表示される。手動走査ガイド１０２は、座標系シンボル１０４を有し、それは、ｚ軸を示すライン１０４ｚ、スタート位置を横切るｘ軸を示すライン１９４ｘｓ、及び、ゴール位置を横切るｘ軸を示すライン１０４ｘｇを含む。
【００５３】
プローブシンボル１０６は、手動走査におけるｚ方向のプローブ移動に従って、ｚ軸に沿って運動する。過去の履歴が符号１０６Ａ，１０６Ｂ，１０６Ｃ，１０６Ｄで示されている。そのような履歴が実際に表示されてもよいし、そのような履歴に変えて運動軌跡が表示されてもよい。手動走査ガイド１０２にはスケール１０８が含まれる。それはｚ軸方向の目盛として機能するものである。
【００５４】
図１２に示す第４例によれば、プローブシンボル１０６が画面内において運動するので、手動走査の距離を直感的に認識し易くなり、あるいは、ゴールまでの距離を認識し易くなる。また、履歴又はそれに相当する表示を行うことにより、フレームデータ列の質を事後的に評価することが容易となる。
【００５５】
上記実施形態において、位置ずれ又は向きずれが一定以上生じた場合、メッセージの他、アラーム音等を生じさせてもよい。手動走査が終了条件を満たした場合にメッセージを表示してもよく、電子音を生じさせてもよい。プローブシンボルを動かすことに変えて座標系シンボルを動かすようにしてもよい。手動走査方向が上下方向になるように手動走査ガイドを表示してもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１０  プローブ、１２  ビーム走査面、１４  磁気センサ、１６  磁場発生器、１８  測位コントローラ、２４  断層画像形成部、２６  表示処理部、３２  参照画像形成部、３４  手動走査ガイド生成部、３８  制御部、４０  キャリブレーション部、７８  手動走査ガイド、８０  プローブシンボル、８２  座標系シンボル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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