(57)【要約】【課題】トランスミッタや被検体が動いた場合であっても、位置合わせを不要とすることができる超音波診断装置を提供する。【解決手段】トランスミッタ、超音波プローブ、固定位置、及び被検体にそれぞれ取り付けたセンサを含み、トランスミッタからの基準信号を受信して各センサの３次元空間上の位置情報を取得する位置情報取得部を備え、他の医用画像診断装置で得た３次元画像データと超音波プローブの位置情報をもとに、３次元画像データの任意の断面と超音波プローブによってスキャンされる断面との位置合わせを行う。またトランスミッタの移動量と、被検体の移動量を算出し、トランスミッタの移動量と被検体の移動量に基づいて、３次元画像データの断面と超音波プローブによってスキャンされる断面との位置ずれを補正する。【選択図】図５
2014045943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準信号を３次元空間上に送信するトランスミッタと、超音波プローブに取り付けた第１のセンサと、固定位置に取り付けた第２のセンサ及び被検体に取り付けた第３のセンサを含み、前記基準信号を受信してそれぞれのセンサの前記３次元空間上の位置情報を取得する位置情報取得部と、
医用画像診断装置によって生成された３次元画像データと前記第１のセンサで取得した前記超音波プローブの位置情報をもとに、前記３次元画像データの任意の断面と前記超音波プローブによってスキャンされる断面との位置合わせを行い、前記３次元画像データと前記３次元空間とを関連付ける関連付け部と、
前記第２のセンサが取得した位置情報に基づいて、前記トランスミッタの位置が変化したことを検出し、前記トランスミッタの移動量を算出する第１の位置計算部と、
前記第３のセンサが取得した位置情報に基づいて、前記被検体が動いたことを検出し、前記被検体の移動量を算出する第２の位置計算部と、
前記トランスミッタの移動量と前記被検体の移動量に基づいて、前記３次元画像データの断面と前記超音波プローブによってスキャンされる断面との位置ずれを補正する補正部と、
前記３次元データによる画像と前記超音波プローブによってスキャンした超音波画像を表示する表示部と、
を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記補正部は、前記第１の位置計算部が算出した前記トランスミッタの移動量に基づいて、前記トランスミッタの位置が変化した後の座標を変化前の座標に戻すための変換係数を生成し、前記第１のセンサが算出した前記プローブの位置の座標と、前記第３のセンサが算出した前記被検体の位置の座標を前記変換係数に従って変換し、前記３次元画像の断面と前記超音波プローブによってスキャンされる断面との位置ずれを補正する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記関連付け部は、前記第１の位置計算部が算出した前記トランスミッタの移動量に基づいて、前記トランスミッタの位置が変化した後の新たな座標系を定義し直し、前記新たな座標系をもとに、前記３次元画像データの断面と前記超音波プローブによってスキャンされる断面との位置合わせを再度行い、
前記補正部は、前記トランスミッタの前記新たな座標系をもとに、前記第１のセンサが算出した前記プローブの位置の座標を変換し、前記３次元画像データの断面と前記超音波プローブによってスキャンされる断面との位置ずれを補正する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記第１の位置計算部は、前記第２のセンサが取得した位置情報に基づいて、前記トランスミッタの位置が予め設定した閾値以上に変化したときに、前記トランスミッタの移動量を算出する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記トランスミッタの移動量が前記閾値以上に変化したときに、前記表示部に警告メッセージを表示する請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
基準信号を３次元空間上に送信するトランスミッタと、超音波プローブに取り付けた第１のセンサと、固定位置に取り付けた第２のセンサ及び被検体に取り付けた第３のセンサを含む位置情報取得部から、前記それぞれのセンサが前記基準信号を受信した前記３次元空間上の位置情報を取得し、
医用画像診断装置によって生成された３次元画像データと前記第１のセンサで取得した前記超音波プローブの位置情報をもとに、前記３次元画像データの任意の断面と前記超音波プローブによってスキャンされる断面との位置合わせを行い、関連付け部によって前記３次元画像データと前記３次元空間とを関連付けし、
前記第２のセンサが取得した位置情報に基づいて、前記トランスミッタの位置が変化したことを検出して前記トランスミッタの移動量を算出し、
前記第３のセンサが取得した位置情報に基づいて、前記被検体が動いたことを検出して前記被検体の移動量を算出し、
前記トランスミッタの移動量と前記被検体の移動量に基づいて、前記３次元画像データの断面と前記超音波プローブによってスキャンされる断面との位置ずれを補正し、
前記３次元データによる画像と前記超音波プローブによってスキャンした超音波画像を表示部に表示する画像データの補正方法。
【請求項７】
前記位置ずれの補正は、前記第１の位置計算部が算出した前記トランスミッタの移動量に基づいて、前記トランスミッタの位置が変化した後の座標を変化前の座標に戻すための変換係数を生成し、
前記第１のセンサが算出した前記プローブの位置の座標と、前記第３のセンサが算出した前記被検体の位置の座標を前記変換係数に従って変換し、
前記３次元画像の断面と前記超音波プローブによってスキャンされる断面との位置ずれを補正する請求項６に記載の画像データの補正方法。
【請求項８】
前記関連付け部は、前記トランスミッタの移動量に基づいて、前記トランスミッタの位置が変化した後の新たな座標系を定義し直し、前記新たな座標系をもとに、前記３次元画像データの断面と前記超音波プローブによってスキャンされる断面との位置合わせを再度行い、
前記位置ずれの補正は、前記トランスミッタの前記新たな座標系をもとに、前記第１のセンサが算出した前記プローブの位置の座標を変換し、前記３次元画像データの断面と前記超音波プローブによってスキャンされる断面との位置ずれを補正する請求項６に記載の画像データの補正方法。
【請求項９】
前記トランスミッタの移動量は、前記第２のセンサが取得した位置情報に基づいて、前記トランスミッタの位置が予め設定した閾値以上に変化したときに算出する請求項６に記載の画像データの補正方法。
【請求項１０】
前記トランスミッタの移動量が前記閾値以上に変化したときに、前記表示部に警告メッセージを表示する請求項９に記載の画像データの補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、超音波プローブを用いて超音波画像を取得する超音波診断装置に係り、位置センサシステムを用いて、他の医用画像診断装置で取得した画像データの断面像と超音波画像の位置合わせを行い、疾患の診断および治療を支援する超音波診断装置及び画像データの補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医用装置として超音波診断装置が使用されている。また超音波診断装置は、Ｘ線ＣＴ装置（Ｘ線コンピュータトモグラフィ装置）、ＭＲＩ装置（磁気共鳴イメージング装置）等の様々なモダリティに病院内のネットワークを介して接続可能であり、超音波画像と他の医用画像診断装置で取得した画像を利用して疾患の診断および治療を支援するようにしている。
【０００３】
例えば、超音波プローブによってスキャンされる断面と、病巣が検出されたＣＴ画像又はＭＲＩ画像とを、磁気式の位置センサを用いて位置合わせし、ＣＴ画像又はＭＲＩ画像を参照画像として、病巣の位置に超音波プローブをナビゲートする超音波診断装置が知られている。磁気式の位置センサは、例えばトランスミッタが形成する磁場内に設けられ、超音波プローブに取り付けられている。
【０００４】
位置センサシステムを用いた位置合わせにおいて、トランスミッタは、位置・角度情報の基準（座標系の原点）となり、トランスミッタは移動しないことが前提となっている。しかしながら、位置合わせが完了し、超音波診断装置による検査・治療を開始した時点で、誤ってトランスミッタの位置を移動させてしまうと位置・角度情報の基準がずれてしまい、超音波スキャンの断面と参照画像の断面にずれを生じてしまう。また被検体が動いた場合も、位置合わせの状態が崩れてしまい、誤った検査や治療を行う恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１５１１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発明が解決しようとする課題は、トランスミッタや被検体が動いた場合であっても、位置合わせを不要とすることができる超音波診断装置及び画像データの補正方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態に係る超音波診断装置は、基準信号を３次元空間上に送信するトランスミッタと、超音波プローブに取り付けた第１のセンサと、固定位置に取り付けた第２のセンサ及び被検体に取り付けた第３のセンサを含み、前記基準信号を受信してそれぞれのセンサの前記３次元空間上の位置情報を取得する位置情報取得部と、医用画像診断装置によって生成された３次元画像データと前記第１のセンサで取得した前記超音波プローブの位置情報をもとに、前記３次元画像データの任意の断面と前記超音波プローブによってスキャンされる断面との位置合わせを行い、前記３次元画像データと前記３次元空間とを関連付ける関連付け部と、前記第２のセンサが取得した位置情報に基づいて、前記トランスミッタの位置が変化したことを検出し、前記トランスミッタの移動量を算出する第１の位置計算部と、前記第３のセンサが取得した位置情報に基づいて、前記被検体が動いたことを検出し、前記被検体の移動量を算出する第２の位置計算部と、前記トランスミッタの移動量と前記被検体の移動量に基づいて、前記３次元画像データの断面と前記超音波プローブによってスキャンされる断面との位置ずれを補正する補正部と、前記３次元データによる画像と前記超音波プローブによってスキャンした超音波画像を表示する表示部と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態に係る超音波診断装置の概略的な構成を示すブロック図。
【図２】一実施形態における位置センサの配置を概略的に示す説明図。
【図３】一実施形態における位置合わせした後の参照画像と超音波画像を示す図。
【図４】一実施形態におけるＭＰＲ画像を参照画像として、超音波診断を行う場合の画像の位置合わせの動作を示す説明図。
【図５】一実施形態に係る超音波診断装置の具体的の構成を示すブロック図。
【図６】一実施形態においてトランスミッタが移動したときの第１の補正処理を示す説明図。
【図７】一実施形態において被検体が移動したときの補正処理を示す説明図。
【図８】一実施形態においてトランスミッタが移動したときの第２の補正処理を示す説明図。
【図９】一実施形態における超音波診断装置の動作手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態に係る超音波診断装置について図面を参照して詳細に説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付す。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、一実施形態に係る超音波診断装置１０の概略的な構成を示すブロック図である。図１において、超音波診断装置の本体１００は、被検体（図示せず）に対して超音波の送受波を行なう超音波プローブ１１と、超音波プローブ１１を駆動して被検体に対して超音波走査を行う送受信部１２と、送受信部２によって得られた受信信号を処理してＢモード画像データ、ドプラ画像データ等の画像データを生成するデータ処理部１３を備えている。
【００１１】
また、本体１００には、データ処理部１３から出力された画像データを基に二次元画像データの生成等を行う画像生成部１４と、画像生成部１４で生成した画像データを収集して記憶する画像メモリ１５を設けている。
【００１２】
さらに本体１００には、装置全体を制御する制御部１６と、記憶部１７と、本体１００をネットワーク２００に接続するためのインターフェース部１８を備えている。インターフェース１８には、各種のコマンド信号等を入力する入力部１９と、位置情報取得部２０が接続されている。また本体１００には、画像生成部１４で生成された画像等を表示するモニタ（表示部）２１が接続されている。尚、制御部１６と各回路部との間は、バスライン２２を介して接続されている。
【００１３】
またインターフェース１８は、ネットワーク２００に接続可能であって、超音波診断装置１０で取得した画像データを、ネットワーク２００を介して外部の医用サーバ２０１に保存することもできる。尚、ネットワーク２００には、ＭＲＩ装置やＸ線ＣＴ装置等の医用画像診断装置２０２が接続されており、ＭＲＩ装置やＸ線ＣＴ装置等で取得した医用画像データを医用サーバ２０１に保存することができる。
【００１４】
超音波プローブ１１は、その先端面を被検体の体表面に接触させて超音波の送受波を行なうものであり、例えば一次元に配列された複数個の圧電振動子を有している。圧電振動子は電気音響変換素子であり、送波時には超音波駆動信号を送信超音波に変換し、また受波時には被検体からの受信超音波を超音波受信信号に変換する。例えば、超音波プローブ１１は、セクタ型、リニア型又はコンベックス型などの超音波プローブである。
【００１５】
送受信部１２は、超音波駆動信号を生成する送信部１２１と、超音波プローブ１１から得られる超音波受信信号を処理する受信部１２２とを備えており、送信部１２１は、超音波駆動信号を生成して超音波プローブ１１に出力し、受信部１２２は、圧電振動子からの超音波受信信号をデータ処理部１３に出力する。超音波プローブ１１からから被検体に超音波が送信されると、送信された超音波は、被検体の体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、反射波信号として複数の圧電振動子にて受信される。
【００１６】
圧電振動子にて受信した反射波信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。なお、送信された超音波パルスが移動している血流や心臓壁などの表面で反射された場合の反射波信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向に対する速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。
【００１７】
本実施形態における超音波プローブ１１としては、複数の圧電振動子を一列に配置した１次元超音波プローブにより、被検体を２次元でスキャンする場合や、１次元超音波プローブの複数の圧電振動子を機械的に揺動する場合であっても適用可能である。また複数の圧電振動子を格子状に２次元配置した２次元超音波プローブにより、被検体を３次元でスキャンする場合であっても適用可能である。
【００１８】
また、受信部１２２は、アンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、加算器などを含み、超音波プローブ１１が受信した反射波信号に対して各種処理を行なって反射波データを生成する。アンプ回路は、反射波信号をチャンネルごとに増幅してゲイン補正処理を行なう。Ａ／Ｄ変換器は、ゲイン補正された反射波信号をＡ／Ｄ変換して受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与える。加算器は、Ａ／Ｄ変換器によって処理された反射波信号の加算処理を行なって反射波データを生成する。加算器の加算処理により、反射波信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。
【００１９】
こうして、送受信部１２は、超音波の送受信における送信指向性と受信指向性とを制御する。また送受信部１２は、制御部１６の制御により、遅延情報、送信周波数、送信駆動電圧、開口素子数などを瞬時に変更可能な機能を有している。
【００２０】
データ処理部１３は、送受信部１２から出力された信号から、Ｂモード画像データを生成するＢモード処理部１３１と、ドプラ画像データを生成するドプラ処理部１３２とを備えている。Ｂモード処理部１３１は、送受信部１２からの信号に対して包絡線検波を行ったのち対数変換し、対数変換した信号をデジタル信号に変換してＢモード画像データを生成し、画像生成部１４に出力する。
【００２１】
ドプラ処理部１３２は、送受信部１２からの信号に対してドプラ偏移周波数を検出しデジタル信号に変換した後、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワーなどの移動体情報を多点について抽出したデータ（ドプラデータ）を生成し、画像生成部１４に出力する。
【００２２】
画像生成部１４は、データ処理部１３から出力されたＢモード画像データ、ドプラ画像データ等を用いて超音波画像を生成する。また画像生成部１４は、ＤＳＣ（Digital Scan Converter）を含み、生成した画像データの走査変換を行いモニタ２１に表示可能な超音波画像（Ｂモード画像やドプラ画像）を生成する。
【００２３】
また画像生成部１４は、制御部１６の制御のもとに、記憶部１７に記憶された他のモダリティのボリュームデータから３次元画像（例えば、ＭＰＲ画像など）を生成する。
【００２４】
また画像生成部１４は、画像メモリ１５を含み、画像生成部１４によって生成された造影像や組織像などの画像データを画像メモリ１５に記憶し、画像メモリ１５から読み出した画像データをモニタ２１に出力可能にしている。また、画像メモリ１５は、画像生成部１４によって生成された他のモダリティの３次元画像（例えば、ＭＰＲ画像など）データを記憶する。
【００２５】
さらに、画像メモリ１５は、送受信部１２を経た直後の出力信号（Radio Frequency）や画像の輝度信号、種々の生データ、ネットワーク２００を介して取得した画像データなどを必要に応じて記憶する。画像メモリ１５が記憶する画像データのデータ形式は、モニタ１３に表示されるビデオフォーマット変換後のデータ形式であっても、Ｂモード処理部１３１及びドプラ処理部１３２によって生成されたＲａｗデータである座標変換前のデータ形式でもよい。
【００２６】
制御部１６は、超音波診断装置１０の全体を制御して各種の処理を実行する。例えば、入力部１９から入力された各種設定要求や、記憶部１７から読込んだ各種制御プログラムおよび各種設定情報に基づき、送受信部１２、Ｂモード処理部１３１、ドプラ処理部１３２および画像生成部１４の処理を制御する。また画像メモリ１５が記憶する超音波画像などをモニタ２１にて表示するように制御する。また、制御部１６は、例えば、ＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and  Communications in Medicine）規格に則って、他の医用画像診断装置２０２（例えば、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置など）の３次元画像データを、ネットワーク２００を介して送受信する。
【００２７】
さらに、制御部１６は、医用画像診断装置２０２によって生成された３次元画像データのうち任意の断面と、超音波プローブによってスキャンされる断面との位置合わせを行い、３次元画像データと３次元空間とを関連付ける。なお、３次元画像データと３次元空間との関連付けの詳細については後述する。
【００２８】
記憶部１７は、超音波送受信、画像処理および表示処理を行なうための制御プログラムや、診断情報（例えば、被検体ＩＤ、医師の所見など）や、診断プロトコルなどの各種データを記憶する。さらに、記憶部１７は、必要に応じて、画像メモリ１５が記憶する画像の保管などにも使用される。また、記憶部１７は、制御部１６の制御によって取得された他の医用画像診断装置２０２によって取得したボリュームデータを記憶する。また、記憶部１７は、制御部１６による処理に用いられる各種情報を記憶する。
【００２９】
インターフェース部１８は、入力部１９、位置情報取得部２０及びネットワーク２００と、本体１００との間での各種情報のやり取りを制御するインターフェースである。入力部１９は、各種スイッチ、キーボード、トラックボール、マウス、タッチコマンドスクリーンなど等の入力デバイスを備え、操作者からの各種設定要求を受け付け、本体１００に対して各種設定要求を転送する。例えば、入力部１９は、超音波画像とＸ線ＣＴ画像などとの位置合わせに係る各種操作を受付ける。
【００３０】
位置情報取得部２０は、例えば、超音波プローブ１１がどこに位置するかを示す位置情報を取得する。位置情報取得装置２０としては、例えば、磁気センサや、赤外線センサ、光学センサ、カメラなどが使用される。以下の説明では、磁気センサを用いる例を述べる。
【００３１】
モニタ２１は、超音波診断装置１０の操作者が入力部１９を操作して各種設定要求を入力するためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したり、本体１００において生成された超音波画像とＸ線ＣＴ画像などを並列表示する。
【００３２】
次に一実施形態に係る超音波診断装置１０の位置情報取得部２０について説明する。本実施形態では、超音波プローブ１１によって被検体をスキャンする際に、病巣が検出されたＣＴ画像又はＭＲＩ画像を参照画像として表示し、スキャンする断面と参照画像の位置が同じになるように位置合わせするため、位置情報取得部２０を設けている。
【００３３】
図２は、位置情報取得部２０における位置センサの配置を概略的に示す説明図である。即ち、図２の位置センサシステムは、トランスミッタ３１（送信器）と複数の位置センサ（受信器）３２，３３，３４を含む。トランスミッタ３１は、例えば磁気送信機であり、固定位置にあるポール３８等に取り付けられ、基準信号を送信するもので、自装置を中心として外側に向かって磁場を形成する。またトランスミッタ３１によって形成される３次元の磁場には、トランスミッタ３１から送信される磁気を受信可能な領域内に、例えば磁気センサでなる位置センサ３２，３３，３４を取り付けている。
【００３４】
位置センサ３２は、超音波プローブ１１に取り付けられ、トランスミッタ３１からの基準信号を受信することにより、３次元空間上の位置情報を取得し、超音波ブローブ１１の位置と姿勢（傾き）を検出する。位置センサ３３は、固定された位置、例えばベッド３９の所定位置に取り付けられ、トランスミッタ３１からの基準信号を受信することにより、３次元空間上の位置情報を取得する。またトランスミッタ３１が移動した場合に、その位置（移動方向と移動量）を検出する。さらに、位置センサ３４は、被検体Ｐに取り付けられ、被検体Ｐの位置（体動）を検出する。
【００３５】
位置情報取得部２０は、トランスミッタ３１の位置を基準にして、各センサ３２，３３，３４の位置情報を取得し、インターフェース部１８を介して制御部１６に供給する。そして制御部１６は、超音波プローブ１１によって被検体をスキャンする際に、医用画像診断装置２０２によって生成された３次元画像データのうち任意の断面と、超音波プローブによってスキャンされる断面との位置合わせを行い、３次元画像データと３次元空間とを関連付ける。つまり制御部１６は、３次元画像データと３次元空間とを関連付ける関連付け部を構成する。
【００３６】
例えば、プローブ１１に位置センサ３２を取り付けることにより、位置センサ３２の検出結果をもとに、現在表示している超音波画像（２Ｄ画像）が被検体Ｐのどの位置と角度で取得したものかを計算する。このとき、トランスミッタ３１は、位置・角度情報の基準（座標系の原点）となる。またＣＴ画像やＭＲＩ画像のボリュームデータを超音波診断装置１０に読込み、ＭＰＲ画像を表示する。
【００３７】
そして、ＭＰＲ画像と超音波画像を同一画面に表示し、両画像が現在同じ位置を表示しているものとして、位置及び角度情報を登録することで位置合わせ（Registration）を行う。これにより、以後、プローブ１１の移動に伴って変化する超音波画像と同じ断面をＭＰＲ画像で表示することができる。したがって、超音波画像では確認が難しい腫瘍等をＭＰＲ画像で確認し、超音波画像のガイドのもとで穿刺やＲＦＡ治療等を行うことができる。
【００３８】
図３は、位置合わせした後の参照画像（ａ）と超音波画像（ｂ）をそれぞれ示す。参照画像（ａ）としては、例えばＸ線ＣＴ装置によって収集したボリュームデータから生成したＭＰＲ画像（Multi Planer Reconstruction画像）が用いられる。なお、参照画像としては、ＭＲＩ装置で取得した画像を利用することもできるが、以下の説明では、ＣＴ画像を用いる例を述べる。
【００３９】
図４は、ＣＴ画像（ＭＰＲ画像）を参照画像として、超音波診断を行う場合の画像の位置合わせの動作を示す説明図である。図４の（ａ）は、トランスミッタ３１と各センサ３２，３３，３４の位置関係を概略的に示し、（ｂ）はトランスミット３１を示し、（ｃ）はＣＴボリュームデータから生成したＭＰＲ画像を示し、（ｄ）は超音波プローブ１１によってスキャンした超音波画像を示す。
【００４０】
図４に示すように、超音波プローブ１１に取り付けた磁気センサ３２を用いて、Ｘ線ＣＴ装置によって収集されたボリュームデータと超音波画像とが関連付けられる。即ち、トランスミッタ３１によって形成された３次元の磁場における磁気センサ３２の検出結果を基に、超音波プローブ１１の３軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と、ボリュームデータの３軸との軸合わせが行われる。例えば、磁気センサ３２が取り付けられた超音波プローブ１１を被検体に対して垂直にあて、その状態でセットボタンを押下することで、そのときの磁気センサ３２の向きを垂直としてセットする。
【００４１】
次に、ＭＰＲ画像に描出された特徴部分と同一の特徴部分が超音波画像上で描出されるように超音波プローブ１１を移動させて、再度セットボタンを押下する。これにより、そのときの磁気センサの位置（座標）と、ボリュームデータにおける位置（座標）とを関連付ける。特徴部分としては、例えば、血管や、剣状突起などが用いられる。
【００４２】
そして磁気センサ３２の向き及び座標をボリュームデータの座標と関連付けることで、超音波プローブ１１の現時点の走査面とほぼ同一の位置の２次元画像を他のモダリティのボリュームデータから生成することができる。例えば、図４（ｃ），（ｄ）に示すように、超音波プローブの移動に伴って変化する超音波画像（右側の画像）と、同じ断面のＭＰＲ画像（左側の画像）を表示させることが可能になる。
【００４３】
さらに、ＭＰＲ画像において検出された特徴部分、例えば、癌の疑いを呈する病巣を腫瘍範囲（ＲＯＩ）としてＭＰＲ画像上に描画して登録することで、ほぼ同一位置の超音波画像上に特徴部分の座標を示すマーク３６を付与させることができる。或いは、超音波画像上でＲＯＩを描画することで、ＭＰＲ画像のほぼ同一位置にマーク３７を付与することができる。医師は、画像上異なる特性を有する超音波画像とＭＰＲ画像とを見比べながら、両画像に付与されたマークをもとに穿刺を実施することが可能となる。
【００４４】
ところで、位置センサ３２を用いた位置合わせは、トランスミッタ３１が移動しないことが前提となっているため、万一、トランスミッタ３１が移動すると正確な位置合わせができない。また被検体Ｐが移動した場合も正確な位置合わせができない。そこで、固定位置に位置センサ３３を取り付け、さらに体動を検出する位置センサ３４を設けている。
【００４５】
図５は、一実施形態に超音波診断装置１０の具体例を示すブロック図である。図５では、トランスミッタ３１と位置センサ３２，３３，３４を含む位置情報取得部２０を中心に、関連する周辺部の構成を示している。
【００４６】
図５において、超音波プローブ１１、送受信部１２、データ処理部１３を介して得たＢモード画像データ又はドプラモード画像データが超音波画像生成部１４１に供給される。超音波画像生成部１４１は、図１の画像生成部１４に含まれる。超音波画像生成部１４１では、２Ｄの超音波画像を生成し、モニタ２１に出力する。
【００４７】
また、位置情報取得部２０は、トランスミッタ３１及び位置センサ３２，３３，３４と通信を行うセンサ制御部３５を有する。センサ制御部３５は、位置センサ３２，３３及び３４から受信した信号に基づいて、トランスミッタ３１を原点とする空間における位置センサ３２，３３，３４の座標と向きを算出し、算出した座標及び向きの情報を位置計算部４２，４３，４４に供給する。
【００４８】
位置計算部４２は、超音波プロ部１１に取り付けた位置センサ３２の位置と傾きを計算する。位置計算部４３は、位置センサ３３の位置を計算し、もしトランスミッタ３１の位置が変化した場合に、その位置と方向を算出する。また位置計算部４４は、被検体の体動を検出する。
【００４９】
トランスミッタ位置補正部４５は、位置計算部４３の算出結果をもとにトランスミッタ３１の位置情報を補正する。またトランスミッタ位置補正部４５からの補正データは、位置計算部４２と位置計算部４４にそれぞれ供給され、トランスミッタ３１の位置がずれた場合に、超音波プローブ１１の位置と被検体の位置（体動）を補正する。また位置計算部４４の出力は体動補正計算部４６に接続され、被検体Ｐが動いた場合に、超音波プローブ１１の位置を補正する。位置計算部４２の出力は位置合わせ制御部４１に供給される。またポインティングデバイス４７を設けており、トラックボール等を用いて特徴部分の座標のキャリブレーション等を行う。
【００５０】
またＤＩＣＯＭデータ保存部２０１は、図１の医用サーバ２０１又は記憶部１７に相当し、医用画像診断装置２０２（Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置）で取得したＣＴ画像やＭＲＩ画像が保存されている。ＤＩＣＯＭデータ読込制御部５１は、ＤＩＣＯＭデータ保存部２０１から参照画像となるＣＴ画像データを読み込み、ＭＰＲ画像位置計算部５２に供給する。ＭＰＲ画像位置計算部５２は、位置合わせ制御部４１からの位置合わせ情報をもとに参照画像として適するＭＰＲ画像の位置を算出する。ＭＰＲ画像生成部５３は、ＭＰＲ画像位置計算部５２で算出した位置に相当するＭＰＲ画像を生成してモニタ２１に出力する。
【００５１】
位置合わせ制御部４１、位置計算部４２，４３，４４、トランスミッタ位置補正部４５、体動補正計算部４６は、図１の制御部１６に含まれ、ＤＩＣＯＭデータ読込制御部５１、ＭＰＲ画像位置計算部５２、ＭＰＲ画像生成部５３は、画像生成部１４に含まれる。また位置合わせ制御部４１とＭＰＲ画像位置計算部５２は、トランスミッタ３１の移動量と被検体Ｐの移動量に基づいて、３次元画像データの断面と超音波プローブ１１によってスキャンされる断面との位置ずれを補正する補正部を構成する。
【００５２】
図５において、トランスミッタ３１が移動しない限り、位置センサ３３の位置は変化しない。したがって、固定センサ３３で検出した位置と角度が変化した場合は、トランスミッタ３１の位置が変化したことを意味する。そこで、位置センサ３３の位置情報をモニタリングしておき、位置情報が予め設定した閾値以上変化した場合は、その移動量からトランスミッタ３１の新しい座標系を、オリジナルの座標系を基準に定義する。閾値を設ける理由は、位置センサ３３が磁気センサの場合、取得できる位置情報には揺らぎがあるため、設定した閾値を越えた場合にトランスミッタ３１の位置か変化したと判断するようにしている。
【００５３】
ここで、位置合わせの補正方法としては、Registration情報をそのまま使えるようにトランスミッタ３１の新しい座標系による位置情報を、オリジナルの座標系に変換してもよいし（第１の補正処理）、オリジナルの座標系で定義した位置・角度情報を、新たな座標系で定義し直し、その位置・角度情報をRegistration情報として再登録してもよい（第２の補正処理）。
【００５４】
尚、位置センサ３３は、トランスミッタ３１の磁場領域内に配置する必要があるが、位置センサ３３として磁気センサを用いる場合は、金属などのそばに置くと歪みにより位置情報を正しく取得できないため、金属ベッドのポールなどに固定することは避ける必要がある。
【００５５】
以下、図６、図７を参照して、図５の超音波診断装置１０の第１の補正処理を説明する。尚、以下の説明では、便宜上、位置センサ３２をプローブセンサと呼び、位置センサ３３を固定センサと呼び、位置センサ３４を体動センサと呼ぶことにする。先ずは、体動センサ３４の位置に変化がないものとして説明する。
【００５６】
図６において、今、超音波プローブ１１を位置合わせした状態から動かしていないと仮定すると、図６（ａ１）のＭＰＲ画像の中心座標 (Ｘ１’, Ｙ１’)と、図６（ｃ１）の超音波画像の中心座標（Ｘ０，Ｙ０）とが位置合わせされている。
【００５７】
このとき、図６（ｂ１）で示すように、位置計算部４２が算出したプローブセンサ３２の位置の座標は（Ｘ１，Ｙ１)である。また固定センサ３３は、トランスミッタ３１の磁場内に固定されており、位置計算部４４が算出した固定センサ３３の位置の座標は（Ｘ３，Ｙ３）である。さらに位置計算部４３が算出した体動センサ３４の位置の座標は（Ｘ５，Ｙ５）とする。それぞれの座標の情報は、記憶部１７に格納される。
【００５８】
一方、位置合わせを行った後、トランスミッタ３１が移動した場合、トランスミッタ３１によって形成される磁場の３次元空間がずれるため、プローブセンサ３２と、固定センサ３３と、体動センサ３４の各位置の座標が変化する。例えば、図６（ｂ２）で示すように、プローブセンサ３２の位置が座標(Ｘ２, Ｙ２)に移動し、固定センサの位置が座標(Ｘ４, Ｙ４)に移動し、体動センサの位置が座標(Ｘ６, Ｙ６)に移動する。
【００５９】
このとき、位置計算部４３は、固定センサ３３の座標（Ｘ４，Ｙ４）を取得して、記憶部１７に記憶された初期座標（Ｘ３，Ｙ３）からの変化量を算出する。ここで、算出した変化量が所定の閾値を超えていた場合に、位置計算部４３は、トランスミッタ３１の位置が変化したと判定する。
【００６０】
そして、トランスミッタ位置補正部４５は、固定センサ３３の座標（Ｘ４，Ｙ４）を初期座標（Ｘ３，Ｙ３）に変換するための変換係数「Ｍ１」を生成し、位置計算部４２で算出したプローブセンサ３２の座標（Ｘ２，Ｙ２）に変換係数「Ｍ1」をかけることでプローブセンサ３２の座標を（Ｘ１，Ｙ１）に変換する。これにより、トランスミッタ３１の位置が変化した後に取得されるプローブセンサ３２の座標を、トランスミッタ３１の位置が変化する前の座標に戻すことができる。
【００６１】
同様に、位置計算部４４で算出した体動センサ３４の座標(Ｘ６, Ｙ６)に変換係数Ｍ１をかけることで体動センサ３４の座標を（Ｘ５，Ｙ５）に変換する。これにより、トランスミッタ３１の位置が変化した後に取得される体動センサ３４の座標を、トランスミッタ３１の位置が変化する前の座標に戻すことができる。
【００６２】
位置合わせ制御部４１は、位置計算部４２で座標変換した結果をもとにＭＰＲ画像位置計算部５２を制御する。ＭＰＲ画像位置計算部５２は、トランスミッタ３１の位置が変化すると、プローブセンサ３２の座標が変化するため、本来であれば、ＭＰＲ画像の断面位置もそれに合わせて変化させるように動作する。しかしながら、位置計算部４２で座標変換した結果、プローブセンサ３２の座標も初期座標に戻されるため、それに合わせてＭＰＲ画像の断面位置を再度計算し直す。
【００６３】
ＭＰＲ画像生成部５３は、ボリュームデータをもとに、ＭＰＲ画像位置計算部５２で算出した断面位置のＭＰＲ画像を生成し、モニタ２１に出力する。したがって、超音波画像生成部４１からの超音波画像（ｃ２）をモニタ２１に表示したとき、超音波プローブ１１による走査面とほぼ同一位置のＭＰＲ画像（ａ２）を表示することができる。また、トランスミッタ３１を故意に移動させた場合も、同様に計算を行うことができる。
【００６４】
次に図７を参照して、体動センサ３４が変化した場合、つまり被検体Ｐが動いた場合の動作について説明する。
【００６５】
図７において、今、超音波プローブ１１を位置合わせした状態から動かしていないと仮定すると、図７（ａ１）のＭＰＲ画像の中心座標 (Ｘ１’, Ｙ１’)と、図７（ｃ１）の超音波画像の中心座標（Ｘ０，Ｙ０）とが位置合わせされている。
【００６６】
このとき、図７（ｂ１）で示すように、位置計算部４２が算出したプローブセンサ３２の位置の座標は（Ｘ１，Ｙ１)である。また位置計算部４３が算出した固定センサ３３の位置の座標は（Ｘ３，Ｙ３）である。さらに位置計算部４４が算出した体動センサ３４の位置の座標は（Ｘ５，Ｙ５）とする。それぞれの座標の情報は、記憶部１７に格納される。
【００６７】
一方、位置合わせを行った後、被検体Ｐが動き、体動センサ３４の位置が変化した場合、体動センサ３４の位置の座標が変化する。当然、超音波プローブ１１の位置も変化する。例えば、図７（ｂ２）で示すように、体動センサの位置が座標(Ｘ８, Ｙ８)に移動し、プローブセンサ３２の座標が（Ｘ７，Ｙ７）に移動したとする。
【００６８】
このとき、位置計算部４３は、体動センサ３４の座標（Ｘ８，Ｙ８）を取得して、記憶部１７に記憶された初期座標（Ｘ５，Ｙ５）からの変化量を算出する。ここで、算出した変化量が所定の閾値を超えていた場合に、体動補正計算部４６は、被検体Ｐが動いたものと判定する。
【００６９】
そして、体動補正計算部４６は、座標（Ｘ８，Ｙ８）を初期座標（Ｘ５，Ｙ５）に変換するための変換係数「Ｎ１」を生成し、位置計算部４２で算出したプローブセンサ３２の座標（Ｘ７，Ｙ７）に変換係数「Ｎ１」をかけることでプローブセンサ３２の座標を（Ｘ１，Ｙ１）に変換する。これにより、被検体Ｐが動いた後に取得されるプローブセンサ３２の座標を、被検体Ｐが動く前の座標に戻すことができる。尚、位置計算部４３で算出した固定センサ３３の座標(Ｘ３, Ｙ３)は変換する必要はない。
【００７０】
位置合わせ制御部４１は、位置計算部４２で座標変換した結果（変換係数Ｎ１）をもとにＭＰＲ画像位置計算部５２を制御する。ＭＰＲ画像位置計算部５２は、体動センサ３４の位置が変化すると、プローブセンサ３２の座標も変化するため、本来であれば、ＭＰＲ画像の断面位置もそれに合わせて変化させるように動作する。しかしながら、位置計算部４２で座標変換した結果、プローブセンサ３２の座標も初期座標に戻されるため、それに合わせてＭＰＲ画像の断面位置を再度計算し直す。
【００７１】
ＭＰＲ画像生成部５３は、ボリュームデータをもとに、ＭＰＲ画像位置計算部５２で算出した断面位置のＭＰＲ画像を生成し、モニタ２１に出力する。したがって、超音波画像生成部４１からの超音波画像（ｃ２）をモニタ２１に表示したとき、超音波プローブ１１による走査面とほぼ同一位置のＭＰＲ画像（ａ２）を表示することができる。
【００７２】
尚、被検体Ｐが動き、トランスミッタ３１の位置も変化した場合は、位置計算部４２は、変換係数Ｎ１と変換係数Ｍ１の両方によって座標変換が行われる。
【００７３】
図８は、図５の超音波診断装置の第２の補正処理を示す説明図である。
【００７４】
第２の補正処理は、図６と同様に、固定センサ３３の座標の変化量が閾値を越えたときにトランスミッタ３１の位置が変化したものと判断する。例えば、図８の（ａ１）に示すように、トランスミッタ３１によって形成された空間におけるプローブセンサ３２の座標（Ｘ１，Ｙ１）と、ＭＰＲ画像の座標（Ｘ１’，Ｙ１’）とが位置合わせされ、固定センサ３３の座標（Ｘ３，Ｙ３）が取得されたとする。
【００７５】
ここで、トランスミッタ３１の位置が変化すると、トランスミッタ位置補正部４３は、図８の（ｂ２）に示すように、固定センサ３３の初期座標（Ｘ３，Ｙ３）を座標（Ｘ４，Ｙ４）に変換するための変換係数「Ｍ２」を作成し、プローブセンサ３２の座標（Ｘ１，Ｙ１）に変換係数「Ｍ２」をかけることで座標（Ｘ２，Ｙ２）を算出する。また体動センサ３４の座標（Ｘ５，Ｙ５）に変換係数「Ｍ２」をかけることで座標（Ｘ６，Ｙ６）を算出する。
【００７６】
さらに、位置合わせ制御部４１は、算出した座標（Ｘ２，Ｙ２）とＭＰＲ画像の座標（Ｘ１’，Ｙ１’）とを再度位置合わせする。これにより、トランスミッタ３１の位置が変化した後の磁場における座標と、ボリュームデータのＭＰＲ画像とを再度関連付けることができる。すなわち、第２の補正処理では、プローブセンサ３２の座標が取得されるごとに補正処理を行う必要がなく、処理負荷の増大を抑止することができる。
【００７７】
図９は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１０の動作手順を示すフローチャートである。図９のステップＳ１では、ボリュームデータの座標と超音波画像の座標とが位置合わせされたか否かを判断する。位置合わせされると、ステップＳ２では、固定センサ３３の位置情報（磁場における座標）を取得して、記憶部１７に格納する。
【００７８】
固定センサ３３での位置情報の取得タイミングは、任意に設定することができ、例えば、スキャンを実行している場合には、常時、固定センサ３２の位置情報を取得するように設定してもよい。或いは、フリーズボタンが押下された場合に、位置情報の取得を中断して、フリーズが解除された際に位置情報を取得するようにしてもよい。また、入力部１９に補正モードのオン・オフボタンを設け、操作者が補正モードオンのボタンを操作したときに位置情報を取得するようにしても良い。
【００７９】
ステップＳ３では、固定センサ３３が取得した位置情報をもとにトランスミッタ３１が移動したか否かを判断する。上述したタイミングで固定センサ３３の位置情報が取得されると、位置計算部４３は、初期の座標情報からの変化量が閾値を越えたときにトランスミッタ３１が移動したことを判定する。また位置計算部４３は、トランスミッタ３１が移動したと判定した場合には、ステップＳ４において、固定センサ３３の座標の変化量を算出する。そしてステップＳ５において、トランスミッタ位置補正部４５は、位置計算部４２に対して座標の変換係数Ｍ１をかけ、固定センサ３３の座標の変化量に基づいて、超音波プローブ１１の位置、即ち、プローブセンサ３２によって取得された座標を補正する。
【００８０】
尚、ステップＳ３において、トランスミッタ３１が移動していないと判定した場合には、固定センサ３３の座標の変化量をもとに、継続してトランスミッタ３１が移動したか否かを判定する。
【００８１】
ステップＳ６では、体動センサ３４が取得した位置情報をもとに被検体Ｐが動いたか否かを判断する。位置計算部４４は、初期の座標情報からの変化量が閾値を越えたときに被検体Ｐが移動したことを判定する。また位置計算部４４は、ステップＳ７において、体動センサ３４の座標の変化量を算出する。そしてステップＳ８において、体動補正部４６は、位置計算部４２に対して座標の変換係数Ｎ１をかけ、体動センサ３４の座標の変化量に基づいて、プローブセンサ３２によって取得された座標を補正する。
【００８２】
尚、ステップＳ６において、被検体Ｐが動いていないと判定した場合には、体動センサ３４の座標の変化量をもとに、継続して被検体Ｐが動いたか否かを判定する。
【００８３】
また、上述した処理の手順では、第１の補正処理（図６，図７）を実行する場合について示しているが、第２の補正処理（図８）が実行される場合には、ステップＳ５において、固定センサ３３の位置の変化量に基づいて、ボリュームデータのＭＰＲ画像の座標と補正したプローブセンサ３２の座標とを再度関連付けして位置合わせが行われる。
【００８４】
上述したように、第１の実施形態によれば、固定センサ３３の座標の変化を検出することで、トランスミッタ３１の位置の変化を検出することができる。また固定センサ３３の座標の変化量に基づいて、プローブセンサ３２の座標を変換することで、医用画像の断面と超音波プローブ１１によってスキャンされる断面との位置ずれを補正するため、トランスミッタ３１が移動する都度、位置合わせをする必要がなく、参照画像を参照しながら実施される診断の効率を向上させることができる。
【００８５】
（第２の実施形態）
以上、第１の実施形態について説明したが、上述した第１の実施形態以外にも、種々の異なる実施形態を採用することができる。以下、第２の実施形態について説明する。
【００８６】
（１）トランスミッタの位置の変化の検出方法
第１の実施形態では、固定センサ３３の位置が閾値以上に変化したことを検出して、トランスミッタ３１の移動を検出する例を述べたが、トランスミッタ３１を固定するアーム３８の移動を機械的に計測して、トランスミッタ３１が移動したことを検出するようにしても良い。  
例えば、トランスミッタ３１を固定するアーム３８の可動域にギアを配置し、ギアがどれくらい動いたかを検出する検出装置をセットし、アーム３８が移動したときにギアの動きを検出装置によって検出し、検出したギアの動きをトランスミッタ３１の位置の変化として検出する。  
また、カメラを用いた画像処理装置によって、トランスミッタ３１の位置の変化を検出するようにしても良い。この場合、超音波診断装置１０は、トランスミッタ３１と固定位置にある目標物をカメラで撮影する。そしてカメラによって撮影された映像から画像認識のパターンマッチングによりトランスミッタ３１と目標物との相対的な位置関係を特定し、トランスミッタ３１と目標物との対応関係（例えば、距離など）の変化により、トランスミッタ３１の位置の変化を検出する。
【００８７】
（２）位置センサ
第１の実施形態では、トランスミッタ３１によって形成した３次元の磁場に、磁気センサでなる位置センサ３２，３３，３４を配置する例を述べたが、赤外線センサを用いることもできる。この場合、トランスミッタ３１からは赤外線を放出し、位置センサ３２，３３，３４は赤外線を検出するセンサで構成する。またトランスミッタ３１や位置センサ３２，３３，３４として、ジャイロセンサや、ＧＰＳなどを用いることができる。  
また、第１の実施形態では、固定センサ３３は、１つだけ配置する例を述べたが、固定センサ３３を複数設けてもよい。複数の固定センサを設けた場合は、複数の固定センサの位置情報の平均値を求め、平均値が示す座標をもとに位置ずれを補正する。或いは、複数の固定センサの中で最も精度の高いセンサの情報を優先的に採用するようにしても良い。
【００８８】
（３）警告メッセージの表示
また、制御部１６は、トランスミッタ３１や被検体Ｐの位置が変化したことを判断した場合に、モニタ２１にメッセージを表示するようにしてもよい。例えば、モニタ２１に、「トランスミッタが移動しました」、「被検体が動きました」のように警告する。さらに、位置ずれが補正された場合に、「トランスミッタの移動による位置ずれを補正しました」といったメッセージをモニタ２１に表示しても良い。
【００８９】
以上述べた少なくとも１つの実施形態の超音波診断装置によれば、トランスミッタや被検体が動いた場合であっても、参照画像の断面と超音波プローブ１１によってスキャンされる断面との位置ずれを補正するため、位置合わせを不要とすることができ、診断効率を向上させ、精度よい検査が可能となる。
【００９０】
以上、本発明のいくつかの実施形態を述べたが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００９１】
１０…超音波診断装置
１１…超音波プローブ
１２…送受信部
１３…データ処理部
１４…画像生成部
１５…画像メモリ
１６…制御部
１７…記憶部
１８…インターフェース部
１９…入力部
２０…位置情報取得部
２１…モニタ（表示部）
２２…バスライン
３１…トランスミッタ
３２，３３，３４…位置センサ
４１…位置合わせ制御部
４２，４３，４４…位置計算部
４５…トランスミッタ位置補正部
４６…体動補正計算部
５２…ＭＰＲ画像位置計算部
５３…ＭＰＲ画像生成部
１００…超音波診断装置
２００…ネットワーク
２０２…医用画像診断装置
【図１】
2014045943.tif 000003
【図２】
2014045943.tif 000004
【図３】
2014045943.tif 000005
【図４】
2014045943.tif 000006
【図５】
2014045943.tif 000007
【図６】
2014045943.tif 000008
【図７】
2014045943.tif 000009
【図８】
2014045943.tif 000010
【図９】
2014045943.tif 000011