(57)【要約】【課題】磁場発生器の有効磁場範囲と磁気センサを備えたプローブとの間における空間的関係をユーザーが容易に認識できるようにする。【解決手段】表示画像６６は、リアルタイム断層画像６８と同一断面画像（二次元参照画像）７０とを含む。インジケータ７４は、有効磁場範囲内にプローブが位置する場合に表示される内部ガイダンス情報である。インジケータ７４は、プローブから有効磁場範囲の各端までのマージンを数値情報として含むものである。有効磁場範囲外にプローブが位置する場合、外部ガイダンス情報として、他のインジケータ及び三次元ガイダンス像が表示される。【選択図】図５
2018023677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送受波するプローブと、
磁場を発生する磁場発生器と、
前記プローブに設けられ、プローブ位置情報を取得するために前記磁場を検出する磁気センサと、
前記プローブ位置情報に基づいて、前記磁場発生器の有効磁場範囲に対する前記プローブの三次元の空間的関係を示すガイダンス情報を生成するガイダンス情報生成手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断システム。
【請求項２】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記ガイダンス情報は、前記有効磁場範囲の外縁に対する前記プローブの遠近度合い示す情報である、
ことを特徴とする超音波診断システム。
【請求項３】
請求項２記載のシステムにおいて、
前記ガイダンス情報は、
第１方向の遠近度合いを示す第１方向成分と、
第２方向の遠近度合いを示す第２方向成分と、
第３方向の遠近度合いを示す第３方向成分と、
を含むことを特徴とする超音波診断システム。
【請求項４】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記ガイダンス情報生成手段は、前記プローブが前記有効磁場範囲内にある場合に、前記ガイダンス情報として、前記有効磁場範囲の外縁に対する前記プローブの相対的位置を示す内部ガイダンス情報を生成する、
ことを特徴とする超音波診断システム。
【請求項５】
請求項４記載のシステムにおいて、
前記内部ガイダンス情報は、
第１方向における前記外縁から前記プローブまでの距離であるマージンを示す第１方向成分と、
第２方向における前記外縁から前記プローブまでの距離であるマージンを示す第２方向成分と、
第３方向における前記外縁から前記プローブまでの距離であるマージンを示す第３方向成分と、
を含むことを特徴とする超音波診断システム。
【請求項６】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記ガイダンス情報生成手段は、前記プローブが前記有効磁場範囲外にある場合に、前記ガイダンス情報として、前記有効磁場範囲からの前記プローブの逸脱の大きさを示す外部ガイダンス情報を生成する、
ことを特徴とする超音波診断システム。
【請求項７】
請求項６記載のシステムにおいて、
前記外部ガイダンス情報は、
第１方向における前記プローブの逸脱の大きさを示す第１方向成分と、
第２方向における前記プローブの逸脱の大きさを示す第２方向成分と、
第３方向における前記プローブの逸脱の大きさを示す第３方向成分と、
を含むことを特徴とする超音波診断システム。
【請求項８】
請求項６記載のシステムにおいて、
前記外部ガイダンス情報は、前記有効磁場範囲を三次元的に表現したシンボルと、前記プローブ又はそれが形成する走査面を三次元的に表現したシンボルと、を含む画像である、
ことを特徴とする超音波診断システム。
【請求項９】
請求項８記載のシステムにおいて、
前記外部ガイダンス情報は、更に、前記磁場発生器を三次元的に表現したシンボルを含む、
ことを特徴とする超音波診断システム。
【請求項１０】
請求項８記載のシステムにおいて、
前記外部ガイダンス情報は、更に、前記プローブの復帰方向を三次元的に表現したシンボルを含む、
ことを特徴とする超音波診断システム。
【請求項１１】
磁場発生器をセッティングする場合及び当該磁場発生器を用いてプローブ位置情報を取得しながら超音波診断を行う場合の少なくとも一方において、前記プローブが前記磁場発生器の有効磁場範囲の内にあるか外にあるかを判定する工程と、
前記プローブが前記有効磁場範囲内にある場合に、前記有効磁場範囲の外縁に対する前記プローブの相対的位置を示す内部ガイダンス情報を表示する工程と、
を含むことを特徴とする表示方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の表示方法において、
更に、前記プローブが前記有効磁場範囲外にある場合に、前記磁場発生器の有効磁場範囲からの前記プローブの逸脱度合いを示す外部ガイダンス情報を表示する工程を含む、
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システムに関し、特に、磁場の検出を利用してプローブ位置情報を取得する機能を備えた超音波診断システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断の分野において、磁場発生器と磁気センサとを利用した測位システムが活用されている。より詳しくは、磁場発生器が被検者の近傍に設置され、一方、プローブに対して磁気センサが取り付けられる。磁気センサから出力される検出信号に基づいてプローブの位置及び姿勢を示す位置情報が演算される（特許文献１を参照）。Real-time Virtual Sonography（ＲＶＳ）を実施する場合、上記のような測位システムが用いられる。
【０００３】
典型的なＲＶＳでは、プローブによって取得された受信データに基づいて生成されたリアルタイム断層画像と、事前に取得されたボリュームデータから切り出された断面データに基づいて生成された二次元参照画像と、が同時に表示される。リアルタイム断層画像と二次元参照画像は同じ被検者の同じ断面を表す画像であるので、同じ部位を２種類の画像を通じて観察、診断できる。ボリュームデータからの断面データ（走査面に対応するデータ）の切り出しに際しては、上記測位システムにより得られたプローブ位置情報が利用される。
【０００４】
磁場発生器の利用時には、メーカー推奨範囲としての有効磁場範囲（センサ動作保証範囲）内で磁気センサの位置決めを行う、あるいは、その範囲内で磁気センサを動かす必要がある。有効磁場範囲は、一般に、実際に磁場が届く範囲よりも狭い範囲であり、センサの動作の信頼性が保証される範囲である。典型的にはそれは立方体形状を有する空間である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２００６／０５９６６８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
磁場を利用した測位システムでは有効磁場範囲内にプローブ（正確には磁気センサ）が位置し続けることが求められる。しかしながら、有効磁場範囲は目に見えず、それとプローブとの空間的関係をユーザーが観念することはできない。そこで、プローブの現在位置に基づいてそれが有効磁場範囲から外れた場合にその事実を報知することが考えられる。しかし、そのような単なる報知では、有効磁場範囲に対するプローブの相対的な位置、あるいは、両者の空間的な関係を認識できるものではない。有効磁場空間へプローブを戻すための支援も行えない。なお、超音波診断に先立って磁場発生器の位置を定める必要がある。その場合にも有効磁場範囲をユーザーにおいて直感的に観念し難いという問題がある。検査対象となる部位の全部を有効磁場範囲内に入れるために磁場発生器をどの方向にどの程度移動させればよいのかの手掛かりを提供することが望まれる。
【０００７】
本発明の目的は、有効磁場範囲とプローブの空間的関係をユーザーが認識できるようにすることにある。あるいは、ユーザーによるプローブの操作を支援することにある。あるいは、磁場発生器の位置を確認又は調整する作業を支援することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る超音波診断システムは、超音波を送受波するプローブと、磁場を発生する磁場発生器と、前記プローブに設けられ、プローブ位置情報を取得するために前記磁場を検出する磁気センサと、前記プローブ位置情報に基づいて、前記磁場発生器の有効磁場範囲に対する前記プローブの三次元の空間的関係を示すガイダンス情報を生成するガイダンス情報生成手段と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、プローブを操作するユーザー（医師、検査技師等）に対してガイダンス情報が提供される。ガイダンス情報を視認することによって、有効磁場範囲に対するプローブの相対的位置（磁気センサの相対的位置であってもよい）を認識できる。ガイダンス情報によって、例えば、有効磁場範囲のどの位置にプローブが存在しているのかを認識でき、有効磁場範囲からプローブが逸脱した事態を認識でき、あるいは、有効磁場空間内へ戻すためにはプローブをどの方向にどの程度を動かせばよいのかを認識できる。磁場発生器のセッティング時にガイダンス情報を利用してもよい。
【００１０】
ガイダンス情報は、超音波診断時及び磁場発生器の設置時の少なくとも一方において、望ましくは両方において、ユーザーに提供される。ガイダンス情報は基本的には視覚的に観察可能な表示情報である。例えば、プローブが有効磁場範囲から外れた場合、有効磁場範囲に入った場合、等の状態変化に合わせて、ガイダンス情報の表示態様を切り換えるのが望ましい。
【００１１】
望ましくは、前記ガイダンス情報は、前記有効磁場範囲の外縁に対する前記プローブの遠近度合い示す情報である。この構成によれば、ガイダンス情報を通じて、有効磁場範囲の外縁（境界）に対するプローブの相対的な位置を認識できる。
【００１２】
望ましくは、前記ガイダンス情報は、第１方向の遠近度合いを示す第１方向成分と、第２方向の遠近度合いを示す第２方向成分と、第３方向の遠近度合いを示す第３方向成分と、を含む。この構成によれば、第１方向、第２方向及び第３方向のそれぞれについて個別的に遠近度合いを認識できるから、プローブを操作し易くなる。成分の大小が数値、グラフ、色相等によって表現されてもよい。
【００１３】
望ましくは、前記ガイダンス情報生成手段は、前記プローブが前記有効磁場範囲内にある場合に、前記ガイダンス情報として、前記有効磁場範囲の外縁に対する前記プローブの相対的位置を示す内部ガイダンス情報を生成する。内部ガイダンス情報の表示態様を外部ガイダンス情報の表示態様と異ならせれば逸脱や復帰を容易に認識できる。内部ガイダンス情報によればプローブの逸脱が生じる前にその事態を容易に把握できる。あるいは、現在のプローブ位置に対して外縁がどの程度離れているのか（あるいはどの程度近いのか）を認識できる。
【００１４】
望ましくは、前記第２のガイダンス情報は、第１方向における前記外縁から前記プローブまでの距離であるマージンを示す第１方向成分と、第２方向における前記外縁から前記プローブまでの距離であるマージンを示す第２方向成分と、第３方向における前記外縁から前記プローブまでの距離であるマージンを示す第３方向成分と、を含む。各方向のマージンを参照することによりプローブの逸脱の可能性を低減できる。
【００１５】
望ましくは、前記ガイダンス情報生成手段は、前記プローブが前記有効磁場範囲外にある場合に、前記ガイダンス情報として、前記有効磁場範囲からの前記プローブの逸脱の大きさを示す外部ガイダンス情報を生成する。外部ガイダンス情報を参照することによって、逸脱した事態及びその逸脱の程度を把握することができる。
【００１６】
望ましくは、前記外部ガイダンス情報は、第１方向における前記プローブの逸脱の大きさを示す第１方向成分と、第２方向における前記プローブの逸脱の大きさを示す第２方向成分と、第３方向における前記プローブの逸脱の大きさを示す第３方向成分と、を含む。この構成によれば、方向ごとに逸脱の大きさを認識できる。
【００１７】
望ましくは、前記外部ガイダンス情報は、前記有効磁場範囲を三次元的に表現したシンボルと、前記プローブ又はそれが形成する走査面を三次元的に表現したシンボルと、を含む画像である。この構成によれば、三次元の実空間に対応する三次元の仮想空間（ボリュームレンダリング像であってもよい）内において、有効磁場範囲とプローブとの位置的関係を表現できる。その際、プローブ又は走査面を表したシンボルの位置及び姿勢は、プローブ位置情報に基づいて決定される。
【００１８】
望ましくは、前記外部ガイダンス情報は、更に、前記磁場発生器を三次元的に表現したシンボルを含む。この構成によれば、磁場発生器と有効磁場範囲とプローブの三者の空間的関係を容易に認識できる。
【００１９】
望ましくは、前記外部ガイダンス情報は、更に、前記プローブの復帰方向を三次元的に表現したシンボルを含む。そのシンボルは例えば矢印、ライン等によって構成される。外縁上の逸脱点、最近接点等と現在のプローブ代表点とをラインで結ぶようにしてもよい。
【００２０】
本発明に係る表示方法は、磁場発生器をセッティングする場合及び当該磁場発生器を用いてプローブ位置情報を取得しながら超音波診断を行う場合の少なくとも一方において、前記プローブが前記磁場発生器の有効磁場範囲の内にあるか外にあるかを判定する工程と、前記プローブが前記有効磁場範囲内にある場合に、前記有効磁場範囲の外縁に対する前記プローブの相対的位置を示す内部ガイダンス情報を表示する工程と、を含む。望ましくは、前記プローブが前記有効磁場範囲外にある場合に、前記磁場発生器の有効磁場範囲からの前記プローブの逸脱度合いを示す外部ガイダンス情報を表示する工程を更に含む。
【００２１】
ガイダンス像を生成する工程又は手段がソフトウエアによって実現されてもよく、その場合にそのソフトウエアは記憶媒体又はネットワークを介して超音波診断システム内にインストールされ得る。外部ガイダンス情報と外部ガイダンス情報の表示態様を異ならせるのが望ましいが、逸脱及び復帰をユーザーが認識できる限りにおいて、それらの表示態様を同じにしてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、有効磁場範囲とプローブの空間的関係をユーザーが認識できる。あるいは、ユーザーによるプローブの操作を支援できる。あるいは、磁場発生器の位置の確認又は調整の作業を支援できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る超音波診断システムの実施形態を示すブロック図である。
【図２】有効磁場範囲を定義する座標系を示す図である。
【図３】被検者及び有効磁場範囲の上面図である。
【図４】被検者及び有効磁場範囲の正面図である。
【図５】プローブが有効磁場範囲内に存在する適正状態において表示されるガイダンス情報（内部ガイダンス情報）の第１例を示す図である。
【図６】プローブが有効磁場範囲外に存在する逸脱状態において表示されるガイダンス情報（外部ガイダンス情報）の第１例を示す図である。
【図７】他の表示例を示す図である。
【図８】内部ガイダンス情報の第２例を示す図である。
【図９】外部ガイダンス情報の第２例を示す図である。
【図１０】電子リニア走査により形成される走査面を表したシンボルを示す図である。
【図１１】コンベックス走査により形成される走査面を表したシンボルを示す図である。
【図１２】外部ガイダンス情報の変形例を示す図である。
【図１３】内部ガイダンス情報の変形例を示す図である。
【図１４】兼用ガイダンス情報を示す図である。
【図１５】動作例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１には、超音波診断装置の全体構成がブロック図として示されている。この超音波診断装置は、病院等の医療機関において設置され、被検者に対する超音波の送受波によって超音波画像を形成する装置である。本実施形態に係る超音波診断装置は上記のＲＶＳの機能を搭載しており、また、磁場による測位システムを搭載している。超音波診断装置の全体を超音波診断システムと称することもできる。
【００２６】
図１において、診察台１８上に被検者１６が載置されている。超音波診断装置は、装置本体１０、プローブ１２及び測位システム１４を備えている。
【００２７】
プローブ１２は複数の振動素子からなる１Ｄアレイ振動子を有する送受波器である。１Ｄアレイ振動子により超音波ビームが形成される。その超音波ビームは電子走査される。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。１Ｄアレイ振動に代えて２Ｄアレイ振動子を設けてもよい。実際のところ図１においてプローブ１２として示されている部分はプローブヘッドである。プローブヘッドから引き出されたプローブケーブルがコネクタを介して装置本体１０に接続される。プローブヘッドはユーザーによって保持される部分である。その送受波面が被検者１６の表面に当接される。
【００２８】
測位システム１４は、磁気センサ２０、磁場発生器２２及びコントロールユニット２４からなる。測位システム１４は、三次元の実空間内におけるプローブ１２の位置及び姿勢を検出するためのサブシステムである。磁気センサ２０は、プローブ１２の側面（つまりプローブヘッドの側面）に設けられている。磁気センサ２０は、プローブ１２に対して後付けされるものであり、あるいは、最初からプローブ１２に組み込まれるものである。磁気センサ２０は、磁場発生器２２が発生する三次元的な磁場を検出する。
【００２９】
磁場発生器２２は被検者１６の近傍に配置されるものである。磁場発生器はスタンド等によって保持される。磁場発生器２２にはメーカー推奨範囲としての三次元の有効磁場範囲が定められている。その有効磁場範囲が、被検者１６の測定部位をカバーするように、あるいは、プローブ１２が動く範囲をカバーするように、磁場発生器の位置が定められる。その際、その作業を支援するために、後述するガイダンス情報をユーザーに提供し得る。
【００３０】
コントロールユニット２４は、磁場発生器２２に対して駆動信号を発し、また、磁気センサ２０からの検出信号を処理する。コントロールユニット２４は、検出信号に基づいて、磁場発生器２２によって定められる三次元座標系におけるプローブ１２の位置及び姿勢を演算する。それらを示すプローブ位置情報が制御部２６へ送られる。制御部２６において、プローブ１２の位置及び姿勢を演算してもよい。三次元座標系は直交関係にある３つの軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を有する。コントロールユニット２４では、３つの軸に対応する３つの座標成分、及び、３つの軸に対応する３つの軸回り角度成分が演算される。
【００３１】
送受信部２８は、送信ビームフォーマー及び受信ビームフォーマーとして機能するプロセッサ又は電子回路により構成される。送信時において、送受信部２８からアレイ振動子へ複数の送信信号が並列的に供給される。これによりアレイ振動子の作用により送信ビームが形成される。受信時において、生体内からの反射波がアレイ振動子にて受波されると、アレイ振動子から複数の受信信号が並列的に送受信部２８へ出力される。送受信部２８においては、複数の受信信号を整相加算し、これにより受信ビームに相当するビームデータを生成する。１つのビーム走査面が１つの受信フレームデータに対応し、１つの受信フレームデータは電子走査方向に並んだ複数のビームデータにより構成される。１つのビームデータは深さ方向に並んだ複数のエコーデータにより構成される。
【００３２】
ビームデータ処理部３０は、検波回路、対数変換回路等の公知の回路構成を有し、入力されるビームデータを順次処理する電子回路である。断層画像形成部３２はハードウエアとしてのデジタルスキャンコンバータにより構成される。断層画像形成部３２は、受信フレームデータに対する座標変換及び補間処理を実行し、これにより表示フレームデータを生成する。表示フレームデータはＢモード断層画像を構成するものである。その画像データが表示処理部４０を介して表示器４２へ送られる。表示器４２においては白黒の断層画像が表示される。それはいわゆるリアルタイム画像（動画像）である。他の超音波画像が表示されてもよい。表示器４２は、ＬＣＤ、有機ＥＬデバイス、等によって構成される。
【００３３】
３Ｄメモリ３８にはボリュームデータが事前に格納されている。そのボリュームデータは、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、他の超音波診断装置等によって取得されたデータであり、同一の被検者１６について過去に取得されたデータである。ボリュームデータは被検体を含む３次元空間から取得されたボクセルデータ群により構成される。同一断面画像形成部３４は、ボリュームデータに基づいて、現在のビーム走査面と同じ断面を表す画像を二次元参照画像として形成するものであり、それはプロセッサ等により構成される。実際には、ボリュームデータから走査面に対応する面データが切り出され、その面データに基づいて同一断面画像が構成される。制御部２６から同一断面画像形成部３４及び以下に説明する三次元参照画像形成部３６へ、ビーム走査面の座標情報が送られている。
【００３４】
三次元参照画像形成部３６は、ボリュームデータに対してボリュームレンダリング処理を適用することにより三次元参照画像を形成するプロセッサである。三次元参照画像として他の画像が形成されてもよい。三次元参照画像には走査面を表すシンボルも含まれる。そのシンボルはグラフィック要素である。
【００３５】
上記の表示処理部４０は、画像合成機能、カラー処理機能等を備えたプロセッサにより構成される。本実施形態では、表示処理部４０は、ＲＶＳ機能を実現するための画像合成機能を有している。具体的には、リアルタイム断層画像と同一断面画像と三次元参照画像とを含む表示画像を構成し、その画像データを表示器４２へ送っている。その表示画像には、制御部２６において生成されたガイダンス情報が含まれる。ガイダンス情報は、後述するように、インジケータ及び／又はガイダンス像によって構成される。ガイダンス情報を通じて、有効磁場範囲に対するプローブ１２の現在の位置（相対的な位置）を視覚的に把握することが可能である。また、そのようなガイダンス情報を通じて、プローブ１２が有効磁場範囲から逸脱したか否かを認識することも可能である。
【００３６】
制御部２６はホストコントローラを構成するものであり、それは具体的にはＣＰＵ及び動作プログラムによって構成される。制御部２６は装置本体１０内の各構成の動作を制御するものである。制御部２６は、外部ガイダンス情報及び内部ガイダンス情報を生成する機能を有しており、その機能が、図１において、インジケータ生成部４４及び三次元ガイダンス像生成部４６として表現されている。インジケータ生成部４４は、内部ガイダンス情報としてのインジケータ及び外部ガイダンス情報としてのインジケータを生成する。三次元ガイダンス像生成部４６は、外部ガイダンス像の一種として、三次元ガイダンス像を生成する。内部ガイダンス情報としての三次元ガイダンス像が生成されてもよい。それらの構成の動作及び処理アルゴリズムについては図２以下を用いて詳述する。操作パネル４８は複数の入力デバイス（キーボード、トラップボール、スイッチ等）を有している。
【００３７】
図２には有効磁場範囲５２が示されている。それは磁場発生器５０によって規定される三次元座標系内の部分空間である。有効磁場範囲５２の各軸上のサイズは超音波診断装置に予め登録される。
【００３８】
被検体が上向きで横たわっている場合を前提とする。Ｘ軸は左（左手）から右（右手）へ向かう第１水平方向に対応し、Ｙ軸は足から頭部へ向かう第２水平方向に対応し、Ｚ軸は背から腹へ向かう垂直方向に対応する。有効磁場範囲５２は、磁場が実際に届く範囲よりも小さい立方体領域である。磁場発生器５０が有する原点がＯ（０，０，０）で示されている。そこからＸ軸方向に距離Ｌだけ離れた地点として基準点Ｒ（Ｌ，０，０）が示されている。基準点Ｒは、有効磁場範囲５２における磁場発生器５０側の側面上の中心点である。有効磁場範囲５２はＸ軸の方向にｍ（ｃｍ）の幅を有し、Ｘ軸におけるＬからＬ＋ｍまでの区間に相当する。Ｙ軸の方向にｎ（ｃｍ）の幅を有し、つまりＹ軸における−ｎ／２から＋ｎ／２の区間に相当する。Ｚ軸の方向にｑ（ｃｍ）の幅を有し、つまりＺ軸における−ｑ／２から＋ｑ／２までの区間に相当する。符号５４はプローブ又は磁気センサを表している。その代表点がＰ（ｘ、ｙ、ｚ）で表されている。有効磁場範囲が他の形状を有していてもよい。Ｌ、ｍ、ｎ、ｑはいずれも既知のパラメータである。
【００３９】
図３には上面図が示されている。診察台１８上には被検者１６が上向きで横たわっている。診察台１８の近傍に可動部材としてのスタンド５６が設置されている。スタンド５６は図示の例ではベース５８、支柱６０、アーム６２を有し、アーム６２の先端に磁場発生器２２が保持されている。被検者１６に応じて、特に診断部位に応じて、磁場発生器の水平方向及び垂直方向の位置が調整される。
【００４０】
磁場発生器２２によって規定される有効磁場範囲が符号６３によって示されている。そのサイズ及び形態は例示に過ぎない。超音波診断装置の装置本体が符号６４によって示されている。装置本体６４に磁場発生器を設置することも可能である。また天井からつり下がった可動アームや診察台１８から伸びる可動アームに磁場発生器２２を固定することも考えられる。図３においては、磁場発生器２２が有する原点Ｏ、有効磁場範囲が有する基準点Ｒ、及び、プローブが有する代表点Ｐが示されている。
【００４１】
図４には正面図が示されている。それはＸＺ平面に相当する。スタンド５６によって磁場発生器２２が保持されている。それは有効磁場範囲６３を有する。そのサイズ及び形態は例示に過ぎない。有効磁場範囲６３は、実際には目に見えないものであるが、その中にプローブを位置させつつ超音波診断を行うことが求められる。有効磁場範囲６３が実際にどこまで及んでいるのかを観念することは困難である。このため、磁場発生器２２の位置決め作業及び超音波診断時におけるプローブ操作を支援することが求められる。そこで、本実施形態ではガイダンス情報がユーザーに提供されている。
【００４２】
図５には表示画像６６が示されている。表示画像６６は、リアルタイム断層画像６８と、二次元参照画像としての同一断面画像７０と、を含むものである。前者の画像６８は動画像であり、後者の画像７０は基本的には静止画像ではあるが、走査面の移動に伴って後者の画像７０の内容が更新される。同じ被検者の同一部位を２種類の画像６８，７０を通して観察できる。その機能はＲＶＳの一態様である。２つの画像６８、７０に跨がって、比較的に小さな画像として三次元参照画像７２が表示されている。それはボリュームデータのボリュームレンダリングによって生成された立体感のある画像である。それには走査面を表すシンボルも含まれる。そのシンボルは走査面の運動に伴って運動する。そのシンボルを通じて被検部位と走査面との空間的な関係を容易に認識できる。この三次元参照画像７２は公知技術である。
【００４３】
図５に示す表示例では、リアルタイム断層画像６８の上部に、それに重畳する態様をもって、ガイダンス情報（内部ガイダンス情報）として、インジケータ７４が表示されている。そのインジケータ７４は、有効磁場範囲内にプローブが位置している場合、つまり逸脱が生じていない場合に表示されるものである。図５においてはインジケータ７４が誇張して大きく描かれている。実際には画像観察上支障がない位置及びサイズでインジケータ７４が表示される。以下に説明する幾つかのインジケータについても同様に誇張して大きく描かれている。
【００４４】
詳しく説明すると、インジケータ７４は、プローブの現在の位置から有効磁場範囲の外縁（各端）までの距離（マージン）を示すものである。有効磁場範囲は立方体の形態を有し、それは６つの端面を有する。各軸における正方向及び負方向について、プローブから端までの距離として、マージンが計算される。図示の例では、代表点から、左側の端（Ｘ軸負方向の端）までａａ（ｃｍ）、右側の端（Ｘ軸正方向の端）までｂｂ（ｃｍ）、頭部側の端（Ｙ軸正方向の端）までｃｃ（ｃｍ）、足側の端（Ｙ軸負方向の端）までｄｄ（ｃｍ）、腹側の端（Ｚ軸正方向の端）までｅｅ（ｃｍ）、背側の端（Ｚ軸負方向の端）までｆｆ（ｃｍ）、であることが表示されている。このインジケータ７４の内容によって、ユーザーは、有効磁場空間の外縁に対するプローブの相対的位置（つまりマージン）を認識することができる。特に、どの方向にどの程度プローブを運動させると逸脱が生じてしまうのかの情報を得られる。
【００４５】
図６には表示画像７６が示されている。表示画像７６は、上記表示画像６６と同様に、リアルタイム断層画像７８と、二次元参照画像としての同一断面画像８０と、を含むものである。２つの画像６８、７０に跨がって三次元参照画像８２が表示されている。
【００４６】
図６に示す表示例では、リアルタイム断層画像７８の上部に、それに重畳する態様をもって、ガイダンス情報（外部ガイダンス情報）として、インジケータ８４が表示されている。そのインジケータ８４は、有効磁場範囲外にプローブが位置している場合、つまり逸脱が生じている場合に表示されるものである。具体的には、インジケータ８４は、プローブの現在の位置から有効磁場範囲（有効範囲）の外縁までの距離情報（軸ごとの距離成分）を示すものである。図示の例では、代表点から、左側の端（Ｘ軸負方向の端）までｇｇ（ｃｍ）、頭部側の端（Ｙ軸正方向の端）までｈｈ（ｃｍ）、腹側の端（Ｚ軸正方向の端）までｉｉ（ｃｍ）であることが表示されている。このインジケータ８４によって、ユーザーは、有効磁場空間からプローブがどの方向にどの程度逸脱したのかの情報が得られる。逆に言えば、どの方向にどの程度プローブを運動させればプローブを有効磁場範囲内に戻せるのかを示す情報を得られる。
【００４７】
プローブが有効磁場範囲の内部に存在するか外部に存在するかは次のように簡単に判断できる。プローブの代表点Ｐの座標を（ｘ，ｙ，ｚ）とした場合、以下の３つの条件(1)、(2)、(3)をすべて満たせば、プローブは有効磁場範囲内に存在すると判断される。以下の３つの条件(1)、(2)、(3)のいずれか１つでも満たされなければ、プローブは有効磁場範囲内には存在せず、有効磁場範囲外に存在すると判断される。
【００４８】
Ｌ ≦ ｘ ≦ （Ｌ＋ｍ） ・・・(1)
−ｎ／２≦ ｙ ≦ ｎ／２     ・・・(2)
−ｑ／２ ≦ ｚ ≦ ｑ／２      ・・・(3)
【００４９】
プローブが有効磁場範囲内に存在する場合に表示される情報が内部ガイダンス情報であり、具体的には、上記インジケータ７４である。プローブが有効磁場範囲外に存在する場合に表示される情報が外部ガイダンス情報であり、具体的には、上記インジケータ８４である。それらはいずれも例示であり、他の内容をもったインジケータを表示するようにしてもよい。更には、後に示すように、外部ガイダンス情報として三次元ガイダンス像を表示するようにしてもよい。
【００５０】
プローブが有効磁場範囲内に位置している場合、各マージンは以下のように計算される。Ｘ軸負方向のマージンはｘ−Ｌにより、Ｘ軸正方向のマージンは（Ｌ＋ｍ）−ｘにより、Ｙ軸負方向のマージンはｙ−（−ｎ／２）により、Ｙ軸正方向のマージンは（ｎ／２）−ｙにより、Ｚ軸負方向のマージンはｚ−（−ｑ／２）により、Ｚ正方向のマージンは（ｑ／２）−ｚにより、それぞれ計算される。
【００５１】
一方、プローブが有効磁場範囲外に位置している場合、プローブから有効磁場範囲までの各距離は以下のように計算される。０＜ｘ＜Ｌの場合には距離として（ｘ−Ｌ）が計算され、その距離ｇｇが「左：ｇｇ（ｃｍ）」のように表示され、ｘ＞（Ｌ＋ｍ）の場合には距離として｛（Ｌ＋ｍ）−ｘ｝が計算され、その距離ｇｇが「右：ｇｇ（ｃｍ）」のように表示される。ｙ＜−ｎ／２の場合には距離として｛ｙ−（−ｎ／２）｝が計算され、その計算結果ｈｈが「足：ｈｈ（ｃｍ）」のように表示され、ｙ＞ｎ／２の場合には距離として｛（ｎ／２）−ｙ｝が計算され、その距離ｈｈが「頭：ｈｈ（ｃｍ）」のように表示される。ｚ＜−ｑ／２の場合には距離として｛ｚ−（−ｑ／２）｝が計算され、その距離ｉｉが「背：ｉｉ（ｃｍ）」のように表示され、ｚ＞ｑ／２の場合には距離として｛（ｑ／２）−ｚ｝が計算され、その距離ｉｉが「腹：ｉｉ（ｃｍ）」のように表示される。
【００５２】
図７には他の表示例が示されている。表示画面８６にはリアルタイム断層画像８８、二次元参照画像としての同一断面画像９０、三次元参照画像９２、及び、インジケータ９６が含まれる。三次元参照画像９２には走査面を示すシンボル（グラフィック要素）９４のも含まれている。インジケータ９６は外部ガイダンス情報に相当し、つまり、それは有効磁場範囲（有効範囲）をプローブが逸脱した状態における軸ごとの距離（距離成分）を示すものである。その表示態様は図６に示したインジケータ８４の表示態様と基本的に同じであるが、それはいずれかの画像に重畳表示されているのではなく空きスペースに表示されている。
【００５３】
図８には非逸脱状態において表示される内部ガイダンス情報としてのインジケータの第２例が示されている。図９には逸脱状態において表示される外部ガイダンス情報としてのインジケータの第２例が示されている。有効磁場範囲の外縁をプローブが横切る時点で表示態様が切り替わる。逸脱状態になった場合、画面上にはその旨を表すメッセージも表示されるが、それについては図示省略されている。
【００５４】
図８において、表示画像はリアルタイム断層画像１０６と同一断面画像１０８とを含む。リアルタイム断層画像１０６上には内部ガイダンス情報を構成するインジケータ１０２が重畳表示されている。それはプローブ現在位置から各端までのマージン（距離成分）を数値情報として示すものである。２つの画像１０６、１０８に跨がって三次元参照画像が表示されている。図８にはその拡大図１００Ａが示されている。そこに示されているように、三次元参照画像は、被検体像１０３と走査面を表すシンボル１０４とを有する。シンボル１０４はプローブの動きに伴って動く。プローブが有効磁場範囲の外縁を横切って逸脱状態が請じた場合、図９に示す表示状態となる。
【００５５】
図９において、表示画像はリアルタイム断層画像１０６と同一断面画像１０８とを含む。リアルタイム断層画像１０６上には外部ガイダンス情報を構成するインジケータ１２０が重畳表示されている。それはプローブから有効磁場範囲まで距離（距離成分）を数値情報として示すものである。２つの画像１０６、１０８に跨がって三次元参照画像として三次元ガイダンス像が表示されている。図９にはその拡大図１００Ｂが示されている。そこに示されているように、三次元ガイダンス像１１０は、有効磁場範囲を表すシンボル１１２、磁場発生器を表すシンボル１１４、走査面を表すシンボル１１６、を有する。各シンボル１１２，１１４，１１６は三次元表現されたグラフィック要素である。三次元ガイダンス像は実空間内の様子をＣＧ表現したものである。そこに対して、被検体のボリュームレンダリング画像１１８を合成するようにしてもよい。シンボル１１２を生成する際には有効磁場範囲を定義する情報が参照される。三次元座標系は既知であり、その三次元座標系に従って個々のシンボルが仮想空間内に配置される。
【００５６】
以上のように、非逸脱状態から逸脱状態となった場合、及び、逆に逸脱状態から非逸脱状態になった場合に表示内容あるいは表示形態を変化させれば、ユーザーにおいて状態変化を明確に認識することが可能となる。内部ガイダンス情報として、マージン成分のリストに相当するインジケータを表示すれば、有効磁場範囲の外縁との関係で、逸脱状態に至るまでの余裕を認識できるから、プローブの操作を支援できる。そこに示されたいずれかの数値がゼロになったことをもってこれ以上動かすと逸脱することを認識できる。外部ガイダンス情報として逸脱距離成分のリストに相当するインジケータを表示すれば、また、外部ガイダンス情報として三次元ガイダンス像を表示すれば、逸脱状態を解消するためにプローブをどの方向にどの程度移動させればよいのかを認識することが可能である。磁場発生器のセッティング時において上記のようなガイダンス情報を表示すればプローブの試行的な運動によって有効磁場範囲の外縁を把握することが可能となる。
【００５７】
外部ガイダンス情報として三次元ガイダンス像を表示する場合、電子走査方式あるいはプローブタイプに応じて、走査面シンボルの形態を変えるのが望ましい。図９に示したシンボル１１６は電子セクタ走査を行う場合における走査面の形態を示すものである。電子リニア走査を行う場合には図１０に示すような矩形形態を有するシンボル１１６Ａを採用してもよい。コンベックス走査（複数の振動素子が円弧状に配列された状態でビームを円弧状に走査するもの）を行う場合には図１１に示すような扇状の形態を有するシンボル１１６Ｂを採用してもよい。
【００５８】
図１２には三次元ガイダンス像の変形例が示されている。三次元ガイダンス像は、有効磁場範囲を示すシンボル１１２、磁場発生器を示すシンボル１１４、走査面を示すシンボル１１６、被検体のボリュームデータ１１８を有し、更に、プローブの代表点から有効磁場範囲までを結ぶベクトルを示すシンボル１２０を有している。シンボル１２０の先は、逸脱点又は最近接点を示している。そのようなシンボル１２０によって、逸脱状態を解消するために、プローブを動かす方向及び距離を直感的に認識することが可能となる。その距離を成分ごとに表示してもよい。
【００５９】
図１３には外部ガイダンス情報の変形例が示されている。符号１２２Ａに示すように、各成分の表示に際して、被検者ではなく三次元座標系を構成する各軸が基準となっている。これによれば被検者の体位や姿勢が変化した場合でも、各成分を正しく認識できる。また、符号１２２Ｂで示すように、各軸回りの角度成分が数値情報（Ａｚｉｍｕｔｈ、Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ、Ｒｏｌｌ）として表示されている。実際には、それらの角度成分は、有効磁場範囲を逸脱した時点での各角度と、現在の各角度と、の差を示すものである。そのような差分ではなく、現在のプローブの姿勢を示す角度情報を表示するようにしてもよい。
【００６０】
図１４にはインジケータの変形例が示されている。このインジケータ１２４は外部ガイダンス情報及び内部ガイダンス情報として機能する。インジケータ１２４は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸に対応した３つのサブインジケータ１２４Ａ、１２４Ｂ、１２４Ｃを含んでいる。個々のサブインジケータ１２４Ａ、１２４Ｂ、１２４Ｃは、中央の要素、右側の要素、及び、左側の要素からなる。プローブが各軸上の有効区間（有効磁場範囲に相当する区間）内に位置する場合、中央の要素が発光する。それよりもマイナス側に逸脱している場合、左側の要素が発光し、それよりもプラス側に逸脱している場合、右側の要素が発光する。このような表示によって、有効磁場範囲に対するプローブの空間的関係を容易に認識することが可能となる。
【００６１】
図１５には動作例がフローチャートとして示されている。Ｓ１０は磁場発生器セッティングの開始（準備開始）を示している。Ｓ１８において準備完了と判断されるまで、Ｓ１２以降の各工程が繰り返し実行される。Ｓ１２では、プローブが有効磁場範囲内に位置しているのかその外側に位置しているのかが判断される。非逸脱状態の場合、Ｓ１４において、有効磁場範囲内におけるプローブの位置を示す情報（内部ガイダンス情報としてのインジケータ）が表示される。逸脱状態の場合、Ｓ１６において、有効磁場範囲に対するプローブの位置を示す情報（外部ガイダンス情報としてのインジケータ及び三次元ガイダンス像）が表示される。ガイダンス情報を参照することによって現在の有効磁場範囲の外縁を認識することが可能である。必要に応じて、有効磁場範囲が適当な位置に定まるように磁場発生器の位置が調整される。
【００６２】
準備が完了した場合、Ｓ１８でそれが判断され、Ｓ２０では被検者に対する超音波診断が開始される（ＲＶＳ機能の実行開始）。その場合においてはＳ２８で診断終了が判定されるまで、Ｓ２２以降の各工程が繰り返し実行される。すなわち、Ｓ２２おいて、プローブが有効磁場範囲内に位置しているのかその外側に位置しているのかが判断される。非逸脱状態（適正状態）の場合、Ｓ２４において、有効磁場範囲内におけるプローブの位置を示す情報（内部ガイダンス情報としてのインジケータ）が表示される。その情報は逸脱予防情報である。逸脱状態の場合、Ｓ２６において、有効磁場範囲に対するプローブの位置を示す情報（外部ガイダンス情報としてのインジケータ及び三次元ガイダンス像）が表示される。その情報は復帰支援情報である。超音波診断の最中にプローブが有効磁場範囲から逸脱すれば表示内容が変化するので、その事態を容易に認識できる。その後においては外部ガイダンス情報を見ながらプローブが有効磁場範囲内に復帰するようにプローブが操作される。
【００６３】
上記実施形態においては、数値によって各成分が表示されていたが、棒グラフ等のグラフによって各成分を表示するようにしてもよい。色相その他によって各成分の大小を表現するようにしてもよい。非逸脱状態から逸脱状態への変化時に、あるいは、その逆の変化時に、音を鳴らすようにしてもよい。その場合、前者の変化と後者の変化とで音の種類を変えてもよい。インジケータを常時表示すると目障りとなるようであれば、逸脱状態が生じた場合だけインジケータを表示するようにしてもよい。あるいは、マージンが所定値以下になって逸脱状態が生じそうな場合にインジケータの表示を開始させてもよい。その表示条件をユーザーが選択できるように構成するのが望ましい。非逸脱状態においても三次元ガイダンス像が表示されるように構成することも考えられる。
【符号の説明】
【００６４】
１２  プローブ、１４  測位システム、２０  磁気センサ、２２  磁場発生器、４４  インジケータ生成部（内部ガイダンス情報生成部、外部ガイダンス情報生成部）、４６  三次元ガイダンス像生成部（外部ガイダンス情報生成部）。
【図１】
2018023677.tif 000003
【図２】
2018023677.tif 000004
【図３】
2018023677.tif 000005
【図４】
2018023677.tif 000006
【図５】
2018023677.tif 000007
【図６】
2018023677.tif 000008
【図７】
2018023677.tif 000009
【図８】
2018023677.tif 000010
【図９】
2018023677.tif 000011
【図１０】
2018023677.tif 000012
【図１１】
2018023677.tif 000013
【図１２】
2018023677.tif 000014
【図１３】
2018023677.tif 000015
【図１４】
2018023677.tif 000016
【図１５】
2018023677.tif 000017