(57)【要約】  【課題】エネルギー投入装置から被検体の部位（治療対象領域）にエネルギー（例えば、音響エネルギー）を投入するための経路方向を誘導することにより、エネルギーの損失を低減することができる医用画像誘導装置を提供する。  【解決手段】本発明の医用画像誘導装置は、被検体の組織面形状を算出する組織面形状算出部と、前記被検体の部位にエネルギーを投入するための経路方向が前記被検体の組織面に略垂直になるように、前記組織面形状に基づいて前記経路方向を算出する経路方向算出部と、前記経路方向を表示する表示部とを備える。【選択図】  図1
2014200592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の組織面形状を算出する組織面形状算出部と、
前記被検体の部位にエネルギーを投入するための経路方向が前記被検体の組織面に略垂直になるように、前記組織面形状に基づいて前記経路方向を算出する経路方向算出部と、
前記経路方向を表示する表示部と
を備えることを特徴とする医用画像誘導装置。
【請求項２】
前記エネルギーが集束する集束領域の位置を設定するための集束領域パラメータを保持する集束領域パラメータ保持部と、
前記経路方向算出部は、前記被検体の組織面の法線を算出し、前記法線が前記集束領域を通過する場合に、前記法線を前記経路方向として算出することを特徴とする請求項１に記載の医用画像誘導装置。
【請求項３】
前記被検体の組織面形状を設定するために、前記組織面形状の曲線及び曲面を表す関数に関するパラメータ及び前記組織面形状に略一致するように近似化された曲線曲面モデルに関するパラメータの少なくとも１つを組織面形状パラメータとして保持する組織面形状パラメータ保持部を備えることを特徴とする請求項１に記載の医用画像誘導装置。
【請求項４】
前記表示部は、前記エネルギーが集束する集束領域を２次元形状又は３次元形状で表示し、前記集束領域の長軸を前記経路方向に一致させることを特徴とする請求項１に記載の医用画像誘導装置。
【請求項５】
前記被検体の組織面形状を設定するための組織面形状パラメータを保持する組織面形状パラメータ保持部と、
前記エネルギーが集束する集束領域の位置を設定するための集束領域パラメータを保持する集束領域パラメータ保持部とを備え、
前記経路方向算出部は、複数の前記集束領域に関し、前記エネルギーの投入順序を、前記組織面形状パラメータ及び前記集束領域パラメータの少なくとも１つに基づいて決定することを特徴とする請求項１に記載の医用画像誘導装置。
【請求項６】
前記エネルギーが集束する集束領域の位置を設定するための集束領域パラメータを保持する集束領域パラメータ保持部を備え、
前記集束領域の位置や範囲は、前記エネルギーを投入するエネルギー投入装置の性能に応じて設定されることを特徴とする請求項１に記載の医用画像誘導装置。
【請求項７】
前記被検体の組織面形状を設定するための組織面形状パラメータを保持する組織面形状パラメータ保持部を備え、
前記組織面形状の位置や範囲は、前記エネルギーを投入するエネルギー投入装置の性能に応じて設定されることを特徴とする請求項１に記載の医用画像誘導装置。
【請求項８】
医用画像の画素情報に基づいて、前記被検体の組織面を設定する組織面設定部を備えることを特徴とする請求項１に記載の医用画像誘導装置。
【請求項９】
前記組織面設定部は、前記医用画像情報の画素値の閾値及び前記画素値の勾配の少なくとも１つに基づいて、前記被検体の組織面を設定することを特徴とする請求項８に記載の医用画像誘導装置。
【請求項１０】
リアルタイムに撮像された医用画像に対応するリファレンス画像の画素情報に基づいて、前記被検体の組織面を設定する組織面設定部を備えることを特徴とする請求項１に記載の医用画像誘導装置。
【請求項１１】
前記エネルギーが集束する集束領域の位置を設定するための集束領域パラメータを保持する集束領域パラメータ保持部と、
前記被検体の部位に関心領域を設定するための関心領域パラメータを保持する関心領域パラメータ保持部と、
複数の前記集束領域が相互に所定の距離以内になるように、前記複数の集束領域を前記関心領域内に設定する集束領域設定部と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の医用画像誘導装置。
【請求項１２】
前記経路方向算出部は、前記被検体の部位にエネルギーを投入するための経路方向と前記複数の組織面の法線との角度の合計が最小になるように、前記組織面の形状に基づいて前記経路方向を算出することを特徴とする請求項１に記載の医用画像誘導装置。
【請求項１３】
前記エネルギーを伝搬する伝搬媒体が、前記エネルギーを投入するエネルギー投入装置と被検体との間に設けられることを特徴とする請求項１に記載の医用画像誘導装置。
【請求項１４】
被検体の組織面形状を算出し、
前記被検体の部位にエネルギーを投入するための経路方向が前記被検体の組織面に略垂直になるように、前記組織面形状に基づいて前記経路方向を算出し、
前記経路方向を表示することを特徴とする医用画像誘導方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医用画像誘導装置及び医用画像誘導方法に関し、特に、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、及び超音波診断装置などに用いられる医用画像誘導装置及び医用画像誘導方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、及び超音波診断装置などを含む医用画像撮像装置から得られた医用画像を用いた医用画像誘導装置と併用される治療システムが提案されている。また、医用画像誘導機能を有するエネルギー投入型治療システムが提案されている。特に、エネルギー投入型治療システムとして、音響エネルギーを用いた集束超音波治療システムが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２００９／０４４２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の集束超音波治療システムは、医用画像撮像装置により撮像された医用画像を用い、腫瘍などの治療対象領域又は骨や空気層などの超音波暴露が望まれない非暴露領域を設定し、医用画像誘導下で音響エネルギーを集束させて、治療対象領域に熱凝固壊死を生じさせる。
【０００５】
しかしながら、治療対象領域に効率的に音響エネルギーを投入するには、音響エネルギーの投入経路における超音波の反射や屈折を低減する必要がある。
【０００６】
そこで、本発明は、エネルギー投入装置から被検体の部位（治療対象領域）にエネルギー（例えば、音響エネルギー）を投入するための経路方向を誘導することにより、エネルギーの損失を低減することができる医用画像誘導装置及び医用画像誘導方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の医用画像誘導装置は、被検体の組織面形状を算出する組織面形状算出部と、前記被検体の部位にエネルギーを投入するための経路方向が前記被検体の組織面に略垂直になるように、前記組織面形状に基づいて前記経路方向を算出する経路方向算出部と、前記経路方向を表示する表示部とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、エネルギー投入装置から被検体の部位（治療対象領域）にエネルギー（例えば、音響エネルギー）を投入するための経路方向を誘導することにより、エネルギーの損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】医用画像誘導装置のハードウェア構成を示す図である。
【図２】医用画像誘導装置のＣＰＵの一例を示したブロック図である。
【図３】本実施形態の医用画像誘導装置の処理の流れを示すフロー図である。
【図４】照射領域と集束超音波トランスデューサを例示した図である。
【図５】表示装置（表示部）により表示されるナビゲーション画像を含む図である。
【図６】医用画像情報の画素情報に基づいて被検体の表面形状（組織面形状）を算出するＣＰＵの一例を示したブロック図である。
【図７】医用画像情報の画素情報に基づいて被検体の表面形状（組織面形状）を算出する処理の流れを示すフロー図である。
【図８】複数の集束領域が相互に所定の距離以内になるように複数の集束領域を設定するＣＰＵの一例を示したブロック図である。
【図９】複数の集束領域が相互に所定の距離以内になるように複数の集束領域を設定する処理の流れを示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面に従って本発明に係る医用画像誘導装置の実施形態について説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１１】
図１は、医用画像誘導装置１のハードウェア構成を示す図である。医用画像誘導装置１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）２、主メモリ３、記憶装置４、表示メモリ５、表示装置（表示部）６、マウス８に接続されたコントローラ７、キーボード９、ネットワークアダプタ１０、三次元位置計測装置１５を備える。また、医用画像誘導装置１は、システムバス１１を備え、システムバス１１によって各構成要素を信号送受可能に接続する。また、医用画像誘導装置１は、ネットワーク１２を介して医用画像撮像装置１３や医用画像データベース１４と信号送受可能に接続される。ここで、「信号送受可能に」とは、電気的接続、光学的接続、有線接続、及び無線接続を問わずに、相互にあるいは一方から他方へ信号送受可能な接続状態を示す。
【００１２】
ＣＰＵ２は、各構成要素の動作を制御する装置である。記憶装置４は、医用画像撮像装置１３により撮像（撮影）された医用画像情報を格納する装置であり、ハードディスクなどを含む。また、記憶装置４は、フレシキブルディスク、光(磁気)ディスク、ＺＩＰメモリ、及びＵＳＢメモリなどの可搬性記録媒体とデータの受け渡しをする装置であってもよい。医用画像情報は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）などのネットワーク１２を介して、医用画像撮像装置１３や医用画像データベース１４から取得される。また、記憶装置４には、ＣＰＵ２が実行するプログラムやプログラム実行に必要なデータが格納される。主メモリ３は、ＣＰＵ２が実行するプログラムや演算処理の途中経過を記憶する。
【００１３】
表示メモリ５は、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）などの表示装置６に表示するための表示データを一時格納する。マウス８やキーボード９は、操作者が医用画像誘導装置１に対して操作命令を行うための操作デバイスである。マウス８は、トラックパッドやトラックボールなどのポインティングデバイスであってもよい。コントローラ７は、マウス８の状態を検出して、表示装置６上のマウスポインタの位置を取得し、取得した位置情報などをＣＰＵ２へ出力する。ネットワークアダプタ１０は、医用画像誘導装置１を、ＬＡＮ、電話回線、及びインターネットなどのネットワーク１２に接続する。三次元位置計測装置１５は、治療や診断に用いられる術具などに備えられる位置検出部の三次元的な位置を取得し、取得した位置情報などをＣＰＵ２へ出力する。
【００１４】
医用画像撮像装置１３は、被検体の断層画像などの医用画像情報を取得する。医用画像撮像装置１３は、例えば、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、超音波診断装置、シンチレーションカメラ装置、ＰＥＴ装置、ＳＰＥＣＴ装置などに用いられる。医用画像データベース１４は、医用画像撮像装置１３によって撮像された医用画像情報（リアルタイムに撮像された医用画像及び過去に撮像されたリファレンス画像を含む）を記憶するデータベースシステムである。
【００１５】
ＣＰＵ２は、プログラムやプログラム実行に必要なデータなどを、記憶装置４から主メモリ３にロードして実行する。ＣＰＵ２は、演算処理を行うことにより、エネルギー投入装置（例えば、集束超音波トランスデューサ）から被検体の部位（治療対象領域）にエネルギー（例えば、音響エネルギー）を投入するための経路方向を算出する。図２は、ＣＰＵ２の一例を示したブロック図である。図２に示すように、ＣＰＵ２は、医用画像情報を取得する医用画像情報取得部２１と、照射領域（例えば、治療対象領域）の位置、方向、及び拡大／縮小を設定するための照射領域パラメータを保持する照射領域パラメータ保持部２２と、照射領域パラメータに基づいて、被検体の部位（治療対象領域）の任意の位置姿勢（位置、方向、及び拡大／縮小を含む）を表示するナビゲーション画像を生成するナビゲーション画像生成部２３と、被検体の組織面形状（例えば、曲線や曲面を表す関数又は近似化された曲線曲面モデル）を設定するための組織面形状パラメータを保持する組織面形状パラメータ保持部２４と、エネルギー（例えば、音響エネルギー）が集束する集束領域の位置（範囲も含む）を設定するための集束領域パラメータ（集束点の位置、集束領域の範囲、及びエネルギー投入装置の性能など）を保持する集束領域パラメータ保持部２５とを備える。また、ＣＰＵ２は、被検体の組織面形状を算出する組織面形状算出部２６と、被検体の部位（治療対象領域）にエネルギーを投入するための経路方向が被検体の組織面に略垂直になるように、組織面形状に基づいて経路方向を算出する経路方向算出部２７とを備える。また、表示装置（表示部）６は、ナビゲーション画像に経路方向を表示する。照射領域（例えば、治療対象領域）と集束領域と経路方向とが重畳されたナビゲーション画像が表示装置６に表示される。本実施形態では、被検体の表面形状（体表面形状）が組織面形状に相当し、被検体の表面（例えば、体表面や皮膚表面）が組織面に相当する。
【００１６】
医用画像誘導方法は、被検体の組織面形状を算出し、被検体の部位にエネルギーを投入するための経路方向が被検体の組織面に略垂直になるように、組織面形状に基づいて経路方向を算出し、経路方向を表示する。
【００１７】
図３は、本実施形態の医用画像誘導装置１の処理の流れを示すフロー図である。図４は、照射領域（例えば、治療対象領域）と集束超音波トランスデューサを例示した図である。本実施形態の医用画像誘導装置１は、集束超音波トランスデューサからの音響エネルギーを用いた集束超音波治療システムに用いられる。図５は、表示装置（表示部）６により表示されるナビゲーション画像を含む図である。
【００１８】
図３のステップＳ２０１において、医用画像情報取得部２１は、撮像された医用画像情報を医用画像撮像装置１３又は医用画像データベース１４から取得する。例えば、図４の被検体３０１において、医用画像情報取得部２１は、集束超音波トランスデューサ３０３からの音響エネルギーが投入される治療対象領域３０２の撮像された医用画像情報を取得する。
【００１９】
ステップＳ２０２において、照射領域パラメータ保持部２２は、被検体３０１の部位（治療対象領域３０２）にエネルギーを投入する治療計画を実施するためのナビゲーション画像（例えば、図５のアキシャル断面４１１、サジタル断面４１２、コロナル断面４１３、及び３Ｄ画像４１４など）を表示装置６に表示する上で必要となる照射領域パラメータの入力要求を表示装置６に表示し、入力要求に応じてマウス８及びキーボード９などから入力された照射領域パラメータを保持する。また、予め設定された条件に従って、照射領域パラメータは自動的に入力されてもよい。
【００２０】
ステップＳ２０３において、ナビゲーション画像生成部２３は、照射領域パラメータを入力してナビゲーション画像を生成し、表示装置６に表示させる。なお、照射領域パラメータが変更されることにより、ナビゲーション画像生成部２３は、変更された照射領域パラメータに基づいて、被検体３０１の部位（治療対象領域３０２）の位置、方向、及び拡大／縮小などを変更したナビゲーション画像を変化させて表示装置６に表示させる。例えば、図５に示すように、ナビゲーション画像生成部２３は、被検体３０１のアキシャル断面４１１、サジタル断面４１２、コロナル断面４１３、及び３Ｄ画像４１４などのナビゲーション画像を表示装置６に表示させる。被検体３０１の部位（治療対象領域３０２）の位置、方向、及び拡大／縮小などの変更は、視点位置平行移動インターフェイス４２２、視点位置回転移動インターフェイス４２３、画像拡大／縮小インターフェイス４２４により行われてもよい。
【００２１】
ステップＳ２０４において、組織面形状パラメータ保持部２４は、被検体３０１の表面形状（組織面形状）を算出する上で必要となる組織面形状パラメータの入力要求を表示装置６に表示し、入力要求に応じてマウス８及びキーボード９などから入力された組織面形状パラメータを保持する。また、予め設定された条件に従って、組織面形状パラメータは自動的に入力されてもよい。組織面形状パラメータは、被検体３０１の組織面形状を設定するために、被検体３０１の表面形状（組織面形状）の曲線及び曲面を表す関数に関するパラメータの他、被検体３０１の表面形状（組織面形状）に略一致するように近似化された曲線曲面モデル（例えば、曲率が変更可能な円弧、放物線、球面、及び放物面などのＮ次曲線及びＮ次曲面）に関するパラメータを含み、組織面形状パラメータ保持部２４は、これらのパラメータの少なくとも１つを組織面形状パラメータとして保持する。なお、Ｎは自然数である。曲率が変更可能な円弧をナビゲーション画像上に表示し、マウス８及びキーボード９などにより被検体３０１の表面形状（組織面形状）に略一致するように調整することで、組織面形状パラメータ保持部２４は、曲線曲面モデルを用いた組織面形状パラメータを保持する。例えば、図５に示すように、ナビゲーション画像（アキシャル断面４１１及びサジタル断面４１２）上に表示された複数の調整点４３２の位置を被検体３０１の表面形状（組織面形状）に略一致するように調整し、組織面形状パラメータ保持部２４は、複数の調整点４３２を接続する曲線４３１に所定の曲線曲面モデル（Ｎ次曲線など）を適用することにより、被検体３０１の表面形状（組織面形状）に略一致する曲線の組織面形状パラメータ（調整点４３２の位置、曲線４３１を表すＮ次式、及び曲線４３１の曲率など）を保持する。
【００２２】
ステップＳ２０５において、集束領域パラメータ保持部２５は、集束超音波トランスデューサ３０３からの音響エネルギーが集束する集束点３２２を含む集束領域３２３の位置や範囲を設定するための集束領域パラメータ（集束点の位置、集束領域の範囲、及びエネルギー投入装置の性能など）を保持する。図４，５では、治療対象領域３０２が大きいので、治療対象領域３０２に複数の集束領域３２３が設定される。図４，５では、治療対象領域３０２が矩形、直方体、楕円、又は回転楕円体（楕円球）などで表示される。なお、複数の集束領域３２３は、重複してもよい。
【００２３】
集束領域３２３の位置や範囲は、予め設定された集束超音波トランスデューサ３０３の性能（出力や焦点距離など）に応じて設定されてもよい。この場合、集束領域パラメータ保持部２５は、集束超音波トランスデューサ３０３の性能に応じて、集束領域３２３が制限された位置を外れないように又は集束領域３２３が制限された範囲以上の大きさにならないように設定された集束領域パラメータを保持する。集束領域３２３の範囲が制限される場合、治療対象領域３０２をカバーするために複数の集束領域３２３が設定される。また、集束領域パラメータ保持部２５は、設定された集束領域３２３の中心又は重心が集束点３２２となるように、集束点３２２の位置を集束領域パラメータとして保持してもよい。表示装置６は、集束領域パラメータに基づいて、集束点３２２の位置を表示してもよい。
【００２４】
集束領域パラメータ保持部２５は、集束領域３２３の位置や範囲を設定するための集束領域パラメータの入力要求を表示装置６に表示し、入力要求に応じてマウス８及びキーボード９などから入力された集束領域パラメータを保持する。また、予め設定された条件に従って、集束領域パラメータは自動的に入力されてもよい。入力された集束領域パラメータに応じて、集束点３２２又は集束領域３２３が照射領域（例えば、治療対象領域３０２）に重畳されたナビゲーション画像が表示装置６に表示される。なお、後述するように、被検体３０１の表面形状（組織面形状）によっては経路方向が算出されない場合がある。この場合、表示装置６は、経路方向が算出されないことを示す表示を行ってもよい。
【００２５】
ステップＳ２０６において、組織面形状算出部２６が組織面形状パラメータに基づいて被検体３０１の表面形状（組織面形状）を算出し、経路方向算出部２７が被検体３０１の部位（治療対象領域３０２）にエネルギーを投入するための経路方向３１１が被検体３０１の表面（組織面）に略垂直になるように、表面形状（組織面形状）に基づいて経路方向３１１を算出する。本実施形態では、経路方向３１１は、集束点３２２又は集束領域３２３とエネルギー投入位置３２１（被検体３０１の表面）とを結ぶ直線であるが、直線に限られない。
【００２６】
組織面形状算出部２６は、集束領域パラメータ（集束点３２２の位置、集束領域３２３の範囲、及びエネルギー投入装置の性能など）に応じて、組織面形状パラメータにより設定された被検体３０１の表面形状（組織面形状）の一部を算出してもよい。例えば、組織面形状算出部２６は、エネルギー投入装置（集束超音波トランスデューサ３０３）の性能（出力や焦点距離など）に応じて、集束点３２２又は集束領域３２３から所定の距離以内の表面形状（組織面形状）を算出してもよい。つまり、被検体３０１の表面形状（組織面形状）の位置や範囲は、エネルギー投入装置（集束超音波トランスデューサ３０３）の性能に応じて設定される。
【００２７】
投入経路で最もエネルギー損失が大きいものの１つは被検体３０１の組織面（例えば、皮膚表面や組織間の境界）であり、エネルギー損失を低減するためには、エネルギー（例えば、音響エネルギー）を投入するための経路方向３１１（例えば、超音波の伝播方向）が皮膚表面のエネルギー投入位置３２１と垂直になっていることが望ましい。経路方向算出部２７は、経路方向３１１がエネルギー投入位置３２１（被検体３０１の表面）に略垂直となる条件を満たすエネルギー投入位置３２１の位置を算出する。経路方向算出部２７は、エネルギー投入位置３２１（被検体３０１の表面）の法線を算出し、法線が集束点３２２（又は、集束領域３２３）を通過する場合に、法線を経路方向３１１として算出し、経路方向３１１が略垂直となるエネルギー投入位置３２１の位置を算出する。
【００２８】
経路方向３１１が直交するエネルギー投入位置３２１（被検体３０１の組織面）の位置（位置ベクトル）をｒ＝（ｘ，ｙ，ｚ）、集束点３２２（又は、集束領域３２３）の位置（位置ベクトル）をｐ＝（ｐｘ，ｐｙ，ｐｚ）、被検体３０１の表面形状（組織面形状）を表す式をＦ（ｒ）＝０とすると、経路方向３１１が直交するエネルギー投入位置３２１（被検体３０１の組織面）の位置ｒは、式（１）で表される。ここで、ｔは、集束点３２２（又は、集束領域３２３）とエネルギー投入位置３２１（被検体３０１の組織面）との距離に対応する定数である。
【数１】
2014200592.tif 000003
【００２９】
式（１）では、Ｆ（ｒ）の関数形によって、ｒは複数の解（又は、ｔは複数の解）を有する場合がある。この場合、経路方向算出部２７は、例えば、ｔの絶対値が最小となるｒを解として選択してもよい。これは、集束点３２２（又は、集束領域３２３）とエネルギー投入位置３２１（被検体３０１の組織面）との距離が最小である場合に相当する。
【００３０】
また、エネルギー投入位置３２１（被検体３０１の組織面）の法線が集束点３２２（又は、集束領域３２３）を通過しない場合は、経路方向３１１が算出されない。この場合、表示装置６は、経路方向３１１が算出されないこと示す表示を行ってもよい。
【００３１】
ステップＳ２０７において、経路方向算出部２７は、集束点３２２（又は、集束領域３２３）の位置と経路方向３１１とに基づいて、ナビゲーション画像に表示される集束領域３２３の形状情報を生成し、表示装置（表示部）６は、集束領域３２３を２次元形状又は３次元形状で表示し、集束領域３２３の長軸を経路方向３１１に一致させることにより、集束領域３２３の形状によって経路方向３１１を表示する。集束領域３２３の形状は、矩形、直方体、楕円、又は回転楕円体（楕円球）などの長軸を経路方向３１１に一致させることにより経路方向３１１を表してもよいし、涙滴型の長軸を経路方向３１１に一致させることにより経路方向３１１を表してもよい。また、表示装置（表示部）６は、経路方向３１１に一致する直線を表示することにより、経路方向３１１を表示してもよい。
【００３２】
なお、集束領域３２３は、一定の大きさでもよいし、集束超音波トランスデューサ３０３の性能に応じて自動的に設定された大きさでもよいし、マウス８及びキーボード９により入力された集束領域パラメータに基づいて設定された大きさでもよいし、被検体３０１の表面（組織面）又は集束超音波トランスデューサ３０３からの距離に応じて大きさを変化させてもよい。
【００３３】
ステップＳ２０８において、表示装置（表示部）６は、照射領域（例えば、治療対象領域３０２）と集束領域３２３と経路方向３１１とが重畳されたナビゲーション画像を表示する。なお、照射領域パラメータが変更されることにより、ナビゲーション画像生成部２３は、変更された照射領域パラメータに基づいてナビゲーション画像を変化させて表示装置６に表示させる。この場合、ナビゲーション画像の変化に合わせて、ナビゲーション画像に重畳された集束領域３２３と経路方向３１１も変化するように、表示装置６が集束領域３２３と経路方向３１１とを表示する。また、図４，５に示すように、複数の集束領域３２３が設定されている場合は、複数の集束領域３２３に対応する集束領域３２３ごとにステップＳ２０５からＳ２０８を繰り返し行うことで、経路方向算出部２７は、それぞれの集束領域３２３の形状情報を生成し、表示装置（表示部）６は、それぞれの集束領域３２３の形状によって経路方向３１１を表示する。
【００３４】
また、経路方向算出部２７は、ステップＳ２０７において、複数の集束領域３２３に関し、集束超音波トランスデューサ３０３からのエネルギー投入順序（音響エネルギー照射順序）を、組織面形状パラメータ及び集束領域パラメータの少なくとも１つに基づいて決定してもよい。例えば、治療対象領域３０２の近辺に不要な熱が溜まらないようにするために、経路方向算出部２７は、複数の集束領域３２３（又は、集束点３２２）の位置をエネルギー投入順序に結んだ直線の総和の長さが最大となるように、エネルギー投入順序を決定する。また、経路方向算出部２７は、被検体３０１の表面へのダメージを軽減するために、複数のエネルギー投入位置３２１をエネルギー投入順序に結んだ直線の総和の長さが最大となるように、エネルギー投入順序を決定する。
【００３５】
このように、本実施形態の医用画像誘導装置１は、被検体の部位（治療対象領域）にエネルギーを投入するための経路方向が被検体の組織面に略垂直になるように、エネルギー（例えば、音響エネルギー）の投入経路をナビゲーション画像上で誘導することにより、エネルギーの損失を低減することができ、治療対象領域に到達するエネルギー量のばらつきを低減することで、効率的な治療計画を短時間に実施することができる。
【００３６】
以上、本発明にかかる実施の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において変更・変形することが可能である。
【００３７】
例えば、組織面形状算出部２６は、医用画像情報の画素情報に基づいて、被検体３０１の表面形状（組織面形状）を算出してもよい。図６は、医用画像情報の画素情報に基づいて被検体３０１の表面形状（組織面形状）を算出するＣＰＵ２の一例を示したブロック図である。図７は、医用画像情報の画素情報に基づいて被検体３０１の表面形状（組織面形状）を算出する処理の流れを示すフロー図である。図６に示すように、医用画像誘導装置１は、医用画像情報の画素情報（ピクセル情報及びボクセル情報を含む）に基づいて、被検体３０１の組織面を設定する組織面設定部２３０を備える。
【００３８】
図７に示すように、図３のステップＳ２０３においてナビゲーション画像が生成され、ステップＳ５０１において、組織面形状パラメータ保持部２４は、被検体３０１の表面形状（組織面形状）を算出する上で必要となる組織面形状パラメータの入力要求を表示装置６に表示し、入力要求に応じてマウス８及びキーボード９などから入力された組織面形状パラメータ（医用画像情報の画素情報）を保持する。また、予め設定された条件に従って、組織面形状パラメータは自動的に入力されてもよい。組織面形状パラメータは、被検体３０１の表面形状（組織面形状）を算出するための範囲を設定するパラメータの他、被検体３０１の組織面を特定するための医用画像情報の画素情報を含む。
【００３９】
ステップＳ５０２において、組織面形状パラメータにより設定された被検体３０１の組織面の範囲で、組織面設定部２３０は、医用画像情報の画素情報（ピクセル情報及びボクセル情報を含む）に基づいて、被検体３０１の組織面を設定する。例えば、組織面形状パラメータとして設定された画素値の上限値及び下限値に基づいて、組織面設定部２３０は、上限値及び下限値の間に含まれる画素値とそれ以外の画素値とに二値化し、その境界を被検体３０１の組織面として設定する。画素値の閾値（上限値及び下限）は、図５の画像閾値インターフェイス４２１から入力されてもよい。組織面設定部２３０は、境界にノイズ除去処理や平滑化処理などを施してもよい。また、組織面設定部２３０は、医用画像（超音波画像）の画素値の勾配（例えば、輝度値変化や弾性値変化など）に基づいて、被検体３０１の皮膚層と脂肪層との境界又は脂肪層と筋肉層との境界を被検体３０１の表面形状（組織面形状）として設定してもよいし、被検体３０１の骨や空気層の境界を被検体３０１の表面形状（組織面形状）として設定してもよい。つまり、組織面設定部２３０は、医用画像の画素値の閾値及び画素値の勾配の少なくとも１つに基づいて、被検体３０１の組織面を設定する。
【００４０】
ステップＳ５０３において、組織面形状パラメータ保持部２４は、被検体３０１の表面形状（組織面形状）を算出する上で必要となる組織面形状パラメータを保持する。上記と同様、組織面形状パラメータは、被検体３０１の表面形状（組織面形状）の曲線や曲面を表す関数を算出するために設定されるパラメータの他、被検体３０１の表面形状（組織面形状）に略一致するように近似化された曲線曲面モデル（例えば、曲率が変更可能な円弧、放物線、球面、及び放物面などのＮ次曲線及びＮ次曲面）を用いたパラメータを含む。例えば、組織面形状パラメータ保持部２４は、画素単位で抽出された境界からスプライン曲面を構成する組織面形状パラメータを保持する。また、図５に示すように、組織面形状パラメータ保持部２４は、複数の調整点４３２を接続する曲線４３１に所定のＮ次曲線を適用することにより、被検体３０１の表面形状（組織面形状）に略一致する曲線の組織面形状パラメータを保持する。また、組織面形状パラメータ保持部２４は、組織面設定部２３０によりノイズ除去処理や平滑化処理などを施された境界に沿った曲線又は曲面を組織面形状パラメータとして保持してもよい。
【００４１】
図３のステップＳ２０５に進み、集束領域パラメータ保持部２５は、集束領域パラメータを保持し、ステップＳ２０６において、組織面形状算出部２６は、組織面形状パラメータに基づいて被検体３０１の表面形状（組織面形状）を算出し、表面形状（組織面形状）に基づいて経路方向３１１を算出する。
【００４２】
このように、本実施形態の医用画像誘導装置１は、医用画像情報の画素情報に基づいて、被検体３０１の表面形状（組織面形状）を設定することができる。
【００４３】
また、複数の集束領域３２３が相互に所定の距離以内になるように設定されてもよい。図８は、複数の集束領域３２３が相互に所定の距離以内になるように複数の集束領域３２３を設定するＣＰＵ２の一例を示したブロック図である。図９は、複数の集束領域３２３が相互に所定の距離以内になるように複数の集束領域３２３を設定する処理の流れを示すフロー図である。図８に示すように、医用画像誘導装置１は、被検体３０１の部位に関心領域を設定するための関心領域パラメータを保持する関心領域パラメータ保持部２４０と、複数の集束領域３２３が相互に所定の距離以内になるように、複数の集束領域３２３を関心領域内に設定する集束領域設定部２４１とを備える。
【００４４】
図９に示すように、図３のステップＳ２０４において組織面形状パラメータが保持され、ステップＳ６０１において、関心領域パラメータ保持部２４０は、関心領域を設定するための関心領域パラメータの入力要求を表示装置６に表示し、入力要求に応じてマウス８及びキーボード９などから入力された関心領域パラメータを保持する。また、予め設定された条件に従って、関心領域パラメータは自動的に入力されてもよい。関心領域パラメータは、被検体３０１の部位（治療対象領域）に設定される関心領域の位置、範囲、及び形状などに関するパラメータを含む。
【００４５】
ステップＳ６０２において、集束領域設定部２４１は、複数の集束領域３２３を関心領域内の初期位置に設定する。例えば、集束領域設定部２４１は、関心領域内に一定間隔で格子状に複数の集束領域３２３を配置する。
【００４６】
ステップＳ６０３において、集束領域設定部２４１は、初期位置に基づいて、複数の集束領域３２３が相互に所定の距離以内になるように複数の集束領域３２３を再配置し、関心領域に複数の集束領域３２３を充填する。例えば、Shimada,  K. and  D. Gossard,（"Bubble Mesh:  Automated  Triangular  Meshing  of  Non-Manifold  Geometry  by  Sphere  Packing,"  ACM  Third  Symposium  on  Solid  Modeling  and  Applications,  pp.409-19,  1995.）に示されているような分子間力を模擬した動力学シミュレーションを利用して、集束領域設定部２４１は、複数の集束領域３２３を再配置してもよい。集束領域パラメータ保持部２５は、再配置された複数の集束領域３２３の集束領域パラメータを保持する。
【００４７】
ステップＳ６０４において、表示装置（表示部）６は、照射領域（例えば、治療対象領域３０２）と集束領域３２３と経路方向３１１とが重畳されたナビゲーション画像を表示する。なお、照射領域パラメータが変更されることにより、ナビゲーション画像生成部２３は、変更された照射領域パラメータに基づいてナビゲーション画像を変化させて表示装置６に表示させる。この場合、ナビゲーション画像の変化に合わせて、ナビゲーション画像に重畳された集束領域３２３と経路方向３１１も変化するように、表示装置６が集束領域３２３と経路方向３１１とを表示する。
【００４８】
このように、本実施形態の医用画像誘導装置１は、複数の集束領域３２３が相互に所定の距離以内になるように複数の集束領域３２３を関心領域に設定することができる。
【００４９】
また、本実施形態では、被検体３０１の表面形状を組織面形状とし、被検体の表面（例えば、体表面や皮膚表面）を組織面としたが、骨や肝臓や空気層などの各部位の境界形状を組織面形状とし、各部位の境界を組織面としてもよい。また、経路方向算出部２７は、複数の組織面形状に基づいて経路方向３１１を算出してもよい。この場合、医用画像誘導装置１は、被検体３０１の複数の組織面の形状を算出する組織面形状算出部２６と、被検体３０１の部位にエネルギーを投入するための経路方向３１１と複数の組織面の法線との角度の合計が最小になるように、組織面の形状に基づいて経路方向３１１を算出する経路方向算出部２７とを備える。例えば、図４に示すように、経路方向算出部２７は、被検体３０１の表面の組織面形状と内蔵組織（例えば、肝臓３０４）の組織面形状とに基づいて経路方向３１１を算出してもよい。この場合、経路方向算出部２７は、エネルギー投入位置３２１における経路方向３１１と法線との角度とエネルギー投入位置３３１における経路方向３１１と法線との角度の合計が最小になるように、組織面の形状に基づいて経路方向３１１を算出する。
【００５０】
また、組織面設定部２３０は、リアルタイムに撮像された医用画像に対応するリファレンス画像の画素情報に基づいて、被検体３０１の組織面を設定してもよい。例えば、エネルギー投入装置（例えば、集束超音波トランスデューサ）に備えられた位置センサー、被検体３０１の表面（体表）に装着されたマーカー、及び照射領域（例えば、治療対象領域）やその近傍に挿入されたマーカーなどによって計測される位置座標に基づいて、組織面設定部２３０は、リアルタイムに撮像された医用画像に対応するリファレンス画像を医用画像データベース１４から読み出し、リファレンス画像の画素値の閾値及び画素値の勾配の少なくとも１つに基づいて、被検体３０１の組織面を設定してもよい。
【００５１】
このように、リアルタイムの医用画像に対応するリファレンス画像から被検体３０１の組織面をリアルタイムに設定することができ、被検体３０１が移動した場合にも、被検体３０１の組織面形状（例えば、曲線や曲面を表す関数又は近似化された曲線曲面モデル）をリアルタイムに設定することができる。
【００５２】
また、エネルギー（超音波）を伝搬する伝搬媒体が、エネルギー投入装置（例えば、集束超音波トランスデューサ）と被検体３０１との間に設けられてもよい。なお、伝搬媒体は、水を含むゼリー状媒体や水袋などであって、被検体３０１の音響インピーダンスに近い音響インピーダンスを有する。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明に係る医用画像誘導装置及び医用画像誘導方法は、エネルギー（例えば、音響エネルギー）の投入経路を誘導することにより、エネルギーの損失を低減することができ、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、及び超音波診断装置などに用いられる医用画像誘導装置及び医用画像誘導方法として有用である。
【符号の説明】
【００５４】
１  医用画像誘導装置
２  ＣＰＵ
３  主メモリ
４  記憶装置
５  表示メモリ
６  表示装置
７  コントローラ
８  マウス
９  キーボード
１１  システムバス
１３  医用画像撮像装置
１４  医用画像データベース
１５  三次元位置計測装置
２１  医用画像情報取得部
２２  照射領域パラメータ保持部
２３  ナビゲーション画像生成部
２４  組織面形状パラメータ保持部
２５  集束領域パラメータ保持部
２６  組織面形状算出部
２７  経路方向算出部
２３０  組織面設定部
２４０  関心領域パラメータ保持部
２４１  集束領域設定部
３０３  集束超音波トランスデューサ
【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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