(57)【要約】  被験者１２のボリュームを検査する医用撮像装置１０が開示される。医用撮像装置は、被験者の超音波画像データを取得する超音波プローブを含む超音波取得ユニット１４と、被験者の医用画像データを受信する画像インターフェース２０と、超音波プローブの位置を決定する位置決定ユニット３０とを含む。被験者の解剖学的特徴３２と、超音波プローブの検出された位置とに基づいて、超音波画像データと医用画像データとを位置合わせし、動きモデルに基づいて、超音波画像データと医用画像データとの位置合わせを適応させる位置合わせユニットが設けられる。結合された画像データとなるように、位置合わせに基づいて、超音波画像データと医用画像データとを融合させるように、超音波画像データ及び医用画像データを処理する画像処理ユニット１８が設けられる。
2018538086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者のボリュームを検査する医用撮像装置であって、
超音波プローブによって取得される複数の超音波画像データ、及び、前記被験者の医用画像データを受信する画像インターフェースと、
前記超音波プローブの位置データを受信する位置決定ユニットと、
前記複数の超音波画像データに基づいて、前記ボリュームの動きモデルを決定し、前記動きモデルに基づいて、前記超音波画像データと前記医用画像データとを位置合わせする画像処理ユニットと、
を含み、
前記画像処理ユニットは、結合された画像データの前記位置合わせに基づいて、前記超音波画像データ及び前記医用画像データを融合させるように、前記超音波画像データ及び前記医用画像データを処理する融合ユニットを含む、医用撮像装置。
【請求項２】
前記画像処理ユニットは、前記動きモデルを決定し、前記被験者の解剖学的特徴及び前記超音波プローブの検出された位置に基づいて、前記超音波画像データと前記医用画像データとを位置合わせする、請求項１に記載の医用撮像装置。
【請求項３】
前記画像処理ユニットは、前記超音波画像データ及び前記医用画像データ内の対応する解剖学的特徴を決定し、前記対応する解剖学的特徴に基づいて、前記超音波画像データと前記医用画像データとを位置合わせする、請求項１に記載の医用撮像装置。
【請求項４】
前記画像処理ユニットは、決定された前記対応する解剖学的特徴間の距離に基づいて、前記超音波画像データと前記医用画像データとを位置合わせする、請求項３に記載の医用撮像装置。
【請求項５】
前記画像処理ユニットは、前記被験者の解剖学的特徴のセグメンテーションデータを提供するセグメンテーションユニットと、前記セグメンテーションデータに基づいて、前記超音波画像データと前記医用画像データとを位置合わせする位置合わせユニットと、を含む、請求項１に記載の医用撮像装置。
【請求項６】
前記画像処理ユニットは、前記動きモデルに基づいて、前記解剖学的特徴の動きの状態を決定し、前記画像処理ユニットは更に、決定された前記動きの状態に基づいて、前記超音波画像データと前記医用画像データとの前記位置合わせを適応させる、請求項３に記載の医用撮像装置。
【請求項７】
前記複数の超音波画像データを取得する超音波プローブを更に含み、前記位置決定ユニットは、前記超音波プローブの位置を決定する、請求項１乃至６の何れか一項に記載の画像医用撮像装置。
【請求項８】
前記画像処理ユニットは、前記超音波プローブの決定された前記位置に基づいて、前記医用画像データ内の複数の異なる像平面を決定する、請求項７に記載の医用撮像装置。
【請求項９】
前記超音波プローブは、２次元超音波画像データを取得し、前記画像処理ユニットは、前記動きモデルに基づいて、前記２次元超音波画像データを、前記医用画像データの前記複数の様々な像平面のうちの１つと位置合わせさせる、請求項８に記載の医用撮像装置。
【請求項１０】
前記超音波プローブは、前記被験者の３次元超音波画像データを取得し、前記画像処理ユニットは、前記動きモデルに基づいて、前記３次元超音波画像データの像平面を、前記医用画像データの前記複数の様々な像平面のうちの１つと位置合わせさせる、請求項８に記載の医用撮像装置。
【請求項１１】
前記画像処理ユニットは、前記超音波画像データ及び前記医用画像データ内に特定される対応する解剖学的特徴に基づいて、前記医用画像データの前記複数の様々な像平面のうちの１つを選択する、請求項８又は１０に記載の医用撮像装置。
【請求項１２】
前記画像処理ユニットは、確率アルゴリズムに基づいて、前記医用画像データの前記複数の様々な像平面のうちの１つを選択する、請求項８又は１０に記載の医用撮像装置。
【請求項１３】
前記確率アルゴリズムは、ビタビアルゴリズムである、請求項１２に記載の医用撮像装置。
【請求項１４】
前記動きモデルは、前記位置決定ユニットから受信される前記超音波プローブの前記位置に基づいて決定される、請求項１に記載の医用撮像装置。
【請求項１５】
前記動きモデルは、呼吸関数を有する頭尾並進モデルを含む、請求項１に記載の医用撮像装置。
【請求項１６】
前記動きモデルは、前記呼吸関数の少なくとも１つの呼吸期間中に取得される前記複数の超音波画像データに基づいて決定される、請求項１５に記載の医用撮像装置。
【請求項１７】
被験者のボリュームを検査する医用撮像方法であって、
超音波プローブによって取得される複数の超音波画像データを受信するステップと、
画像インターフェースを介して、前記被験者の医用画像データを受信するステップと、
前記超音波プローブの位置を受信するステップと、
前記複数の超音波画像データに基づいて、前記ボリュームの動きモデルを決定するステップと、
前記超音波画像データと前記医用画像データとを位置合わせするステップと、
前記動きモデルに基づいて、前記超音波画像データと前記医用画像データとの前記位置合わせを適応させるステップと、
結合された画像データの前記位置合わせに基づいて、前記超音波画像データと前記医用画像データとを融合させるように、前記超音波画像データ及び前記医用画像データを処理するステップと、
を含む、医用撮像方法。
【請求項１８】
前記超音波プローブを含む超音波取得ユニットによって、前記被験者の前記複数の超音波画像データを取得するステップと、
前記超音波プローブの位置を決定するステップと、
を更に含む、請求項１７に記載の医用撮像方法。
【請求項１９】
コンピュータ上で実行されると、請求項１７に記載の方法のステップを前記コンピュータに実行させるプログラムコード手段を含む、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被験者のボリュームを検査する医用撮像装置、具体的には、被験者の超音波画像データと医用画像データとを組み合わせる医用撮像装置に関する。本発明は更に、被験者のボリュームを検査する医用撮像装置、具体的には、被験者の超音波画像データと医用画像データとを組み合わせる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医用撮像システムの分野では、診断可能性を向上させるために、患者のライブ超音波画像を、同じ患者のコンピュータ断層撮影画像のような術前ボリューム画像と融合させることが一般的に知られている。これらのシステムは、通常、較正された電磁追跡システムによって様々な画像データを空間的に位置合わせさせる。追跡システムは、超音波画像データと術前ボリューム画像データとの空間的同期を維持することを可能にする。対応する医用撮像システムが、例えば米国特許出願公開第２０１１／０２８８４３Ａ１号から知られている。
【０００３】
超音波画像データと術前画像データとの位置合わせは、追跡システムの空間的較正と、超音波画像データ座標と術前ボリューム画像座標との剛体変換とに基づいている。したがって、様々な画像データ座標の較正は、術前画像走査が超音波走査の直前に行われ、較正位置が、位置合わせされる画像データの位置に近ければ、より正確である。
【０００４】
追跡システムの空間的較正の精度が高くても、様々な画像データの位置合わせは、患者の心臓及び／又は呼吸器官の動きによってずれを示す。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明は、検査されるボリュームが動いていても、様々な画像データの位置合わせを向上させる、被験者のボリュームを検査する医用撮像装置を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明は、被験者のボリュームを検査する対応する医用撮像方法を提供することを更なる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、被験者のボリュームを検査する医用撮像装置が提供される。当該装置は、
被験者の複数の超音波画像データを取得する超音波プローブを含む超音波取得ユニットと、
被験者の医用画像データを受信する画像インターフェースと、
超音波プローブの位置を決定する位置決定ユニットと、
複数の超音波画像データに基づいて、ボリュームの動きモデルを決定し、動きモデルに基づいて、超音波画像データと医用画像データとを位置合わせする画像処理ユニットとを含み、画像処理ユニットは、
結合された画像データとなるように、位置合わせに基づいて、超音波画像データと医用画像データとを融合させるように、超音波画像データ及び医用画像データを処理する融合ユニットを含む。
【０００８】
本発明の別の態様によれば、被験者のボリュームを検査する医用撮像方法が提供される。当該方法は、
超音波プローブを含む超音波取得ユニットによって被験者の複数の超音波画像データを取得するステップと、
画像インターフェースを介して、被験者の医用画像データを受信するステップと、
超音波プローブの位置を決定するステップと、
複数の超音波画像データに基づいて、ボリュームの動きモデルを決定するステップと、
超音波画像データと医用画像データとを位置合わせするステップと、
動きモデルに基づいて、超音波画像データと医用画像データとの位置合わせすを適応させるステップと、
結合された画像データとなるように、位置合わせに基づいて、超音波画像データ及び医用画像データを融合させるように、超音波画像データ及び医用画像データを処理するステップとを含む。
【０００９】
本発明の好適な実施形態は、従属請求項に規定される。当然ながら、請求項に係る方法は、請求項に係るデバイスと同様及び／又は同一の、また、従属請求項に規定される好適な実施形態を有する。
【００１０】
本発明は、好適には、超音波プローブの位置及び被験者の解剖学的特徴に基づいて、超音波画像データと、同じ患者の術前ボリューム画像データである医用画像データとを位置合わせするという考えに基づいている。超音波画像データと医用画像データとは位置合わせされ、当該位置合わせは、撮像される解剖学的特徴の動きによって位置ずれが生じる場合には、決定された動きモデルに基づいて適応される。動きモデルに基づき、撮像される解剖学的特徴の動きの状態が推定され、画像データの位置合わせが連続的に行われる。したがって、様々な画像データが正確に位置合わせされ、画像データの位置合わせは、患者の臓器のような解剖学的特徴が例えば呼吸によって動いていても、連続的に維持される。
【００１１】
好適な実施形態では、画像処理ユニットは、超音波データ及び医用画像データ内の対応する解剖学的特徴を決定し、対応する解剖学的特徴に基づいて、超音波データと医用画像データとを位置合わせする。これにより、超音波画像データと医用画像データとが正確に位置合わせされる。
【００１２】
好適な実施形態では、画像処理ユニットは、決定された対応する解剖学的特徴間の距離に基づいて、超音波データと医用画像データとを位置合わせする。これにより、少ない技術的努力で、超音波データと医用画像データとが位置合わせされる。
【００１３】
好適な実施形態では、画像処理ユニットは、被験者の解剖学的特徴のセグメンテーションデータを提供するセグメンテーションユニットを含み、画像処理ユニットは更に、セグメンテーションデータに基づいて、超音波画像データと医用画像データとを位置合わせする位置合わせユニットを含む。これにより、画像データに基づいて、超音波画像データと医用画像データとが正確に位置合わせされる。
【００１４】
好適な実施形態では、画像処理ユニットは、動きモデルに基づいて、解剖学的特徴の動きの状態を決定し、整列ユニットは、決定された動きの状態及び動きモデルに基づいて、超音波画像データと医用画像データとの位置合わせを適応させる。これにより、解剖学的特徴の動きに対応して、超音波画像データと医用画像データとが正確に位置合わせされる。
【００１５】
好適な実施形態では、画像処理ユニットは、超音波プローブの検出された位置に基づいて、医用画像データ内の複数の様々な像平面を決定する。これにより、少ない技術的努力で、超音波画像データとの位置合わせが提供される。
【００１６】
好適な実施形態では、超音波プローブは、２次元超音波画像データを取得し、位置合わせユニットは、動きモデルに基づいて、２次元超音波画像データを、医用画像データの様々な像平面のうちの１つと位置合わせさせる。これにより、動きモデルに基づいて、２次元超音波画像データと医用画像データの像平面とが正確に位置合わせされる。
【００１７】
好適な実施形態では、様々な像平面は、互いに平行に配置される。これにより、少ない技術的努力で、２次元超音波画像データと像平面とが位置合わせされる。
【００１８】
更なる好適な実施形態では、様々な像平面は、医用画像データの較正された像平面と平行に配置される。これにより、超音波画像データと医用画像データとを位置合わせする技術的努力が更に少なくて済む。
【００１９】
代替実施形態では、超音波プローブは、被験者の３次元超音波画像データを取得し、位置合わせユニットは、動きモデルに基づいて、３次元超音波画像データの像平面を、医用画像データの様々な像平面のうちの１つと位置合わせさせる。これにより、動きモデルに基づいて、３次元超音波画像データが、３次元医用画像データと正確に位置合わせされる。
【００２０】
好適な実施形態では、位置合わせユニットは更に、超音波画像データ及び医用画像データ内で特定された対応する解剖学的特徴に基づいて、超音波画像データとの位置合わせのための医用画像データの様々な像平面の１つを選択する。これにより、超音波画像データと医用画像データとの位置合わせの正確さが更に向上される。
【００２１】
更なる好適な実施形態では、位置合わせユニットは、確率アルゴリズムに更に基づいて、超音波画像データとの位置合わせのための医用画像データの様々な像平面の１つを選択する。これにより、選択のロバスト性及び超音波画像データと医用画像データとの位置合わせが向上される。好適な実施形態では、確率アルゴリズムは、ビタビ（Viterbi）アルゴリズムである。
【００２２】
好適な実施形態では、動きモデルは、位置決定ユニットによって決定される超音波プローブの位置に基づいて決定される。これにより、撮像される様々な解剖学的特徴に対して様々な動きモデルが使用され、また、位置合わせの正確さが向上される。
【００２３】
好適な実施形態では、動きモデルは、頭尾並進モデルを含む。これにより、検出された超音波プローブ位置に依存して、被験者の解剖学的特徴の動きが正確に推定される。
【００２４】
好適な実施形態では、位置合わせユニットは、被験者の解剖学的特徴及び超音波プローブの検出された位置に基づいて、超音波画像データと医用画像データとを位置合わせさせる。
【００２５】
上記されたように、被験者の解剖学的特徴の動きが、動きモデルに基づいて、また、超音波画像データと医用画像データとの相関関係に基づいて推定されるので、超音波画像データと医用画像データとの位置合わせが著しく向上される。特に、被験者の解剖学的特徴の動きが、超音波データに基づいて決定されるので、例えば被験者の呼吸動作が考慮され、２つの異なる画像データの位置合わせが対応して適応される。したがって、被験者の解剖学的特徴が動いていても、超音波画像データと医用画像データとが正確に位置合わせされる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施形態から明らかとなり、また、当該実施形態を参照して説明される。
【００２７】
【図１】図１は、被験者のボリュームを検査する医用撮像装置の模式図を示す。
【図２ａ】図２ａは、合成医用画像データとなるように、医用撮像装置によって融合される超音波画像を示す。
【図２ｂ】図２ｂは、合成医用画像データとなるように、医用撮像装置によって融合されるコンピュータ断層撮影画像を示す。
【図３】図３は、医用走査中の被験者の呼吸のタイミング図を示す。
【図４】図４ａ−図４ｆは、被験者の呼吸に応じた肝臓の様々な位置を示す。
【図５】図５ａ−図５ｆは、被験者の呼吸に応じた図４ａ乃至図４ｆの肝臓の様々な位置に対応する超音波画像及びコンピュータ断層撮影画像を示す。
【図６】図６は、被験者の呼吸に応じたコンピュータ断層撮影データの様々な像平面の選択を説明する模式図を示す。
【図７】図７は、被験者の超音波画像データと術前医用画像データとを位置合わせさせる医用撮像方法のフロー図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、概して１０と示される医用撮像装置の模式図を示す。医用撮像装置１０は、解剖学的部位、具体的には患者１２の解剖学的部位のボリュームを検査するために利用される。医用撮像装置１０は、超音波を送受信する複数のトランスデューサ素子を含む少なくとも１つのトランスデューサアレイを有する超音波プローブ１４を含む。トランスデューサ素子は、一列の素子に又は２Ｄアレイとして配列される。
【００２９】
医用撮像装置１０は、一般に、超音波プローブ１４に接続されて超音波データの取得を制御する、具体的には、超音波のステアリング及び／又はビーム形成のための制御ユニット１６を含む。制御ユニット１６は、超音波プローブ１４に接続され、超音波プローブ１４から受信される超音波データを評価し、超音波画像データを患者１２の術前画像と融合させる、組み合わせる又は相関させる画像処理ユニット１８を含む。画像処理ユニット１８は、データベース２２又は外部の分析及び撮像装置２２から術前３Ｄ医用画像データを受信するための画像インターフェース２０を含む。術前画像データは、好適には、コンピュータ断層撮影画像データ（ＣＴ）、磁気共鳴断層撮影画像データ（ＭＲＴ）又はコーンビームＣＴ画像データ又は術前３Ｄ超音波画像データである。画像処理ユニット１８は、超音波プローブ１４から受信される超音波画像と、データベース２２又は外部の分析及び撮像装置２２から受信される患者１２の術前医用画像データとを組み合わせる融合ユニット２４を含む。
【００３０】
医用撮像装置１０は更に、融合ユニット１８から受信される画像データを表示する表示ユニット２６を含む。表示ユニット２６は、画像処理ユニット１８から画像データ全般を受信し、超音波画像データ及び医用画像データを、合成画像データ（例えばオーバーレイ画像）として表示する。医用撮像装置１０は更に、画像取得を制御するために、表示ユニット２６又は制御ユニット１６に接続される入力デバイス２８を含む。入力デバイス２８は、医用撮像装置１０全般を制御するために、キーボード、マウス等を含むか、又は、表示ユニット２６上のタッチスクリーンとして形成される。
【００３１】
医用撮像装置１０は更に、超音波プローブ１４に取り付けられ、超音波プローブ１４の位置を決定する位置決定ユニット３０を含む。位置決定ユニット３０は、例えば電磁追跡によって、使用時に、患者１２の身体に取り付けられる超音波プローブ１４の位置を決定する。超音波プローブ１４の位置は、超音波プローブ１４によって取得される超音波画像データと、患者１２の術前医用画像データとして画像インターフェース２０を介して受信される医用画像データとを相関させるために使用される。超音波プローブ１４は、使用時、図１に概略的に示される患者１２の解剖学的特徴３２からの超音波画像データを提供する。患者１２の好適な解剖学的特徴は、超音波プローブ１４によって走査される肝臓である。
【００３２】
画像処理ユニット１８は、超音波プローブ１４によって最初の較正位置において捕捉された各超音波画像データを用いて、画像インターフェース２０を介して受信された術前医用画像データに対して位置決定ユニット３０を較正する較正ユニット３４を含む。画像処理ユニット１８は更に、超音波画像データ及び医用画像データをセグメント化し、対応するセグメンテーションデータを提供するセグメンテーションユニット３６を含む。セグメンテーションユニット３６は、超音波画像データ及び医用画像データ内でのパターン及び／又はエッジ検出に基づいて、セグメンテーションデータを提供する。位置合わせユニット２４は、好適には、セグメンテーションユニット３６から受信するセグメンテーションデータに基づいて、超音波画像データ及び術前医用画像データを位置合わせする又は相関させる。
【００３３】
画像処理ユニット１８は更に、超音波プローブ１４の検出された位置及び対応する視線方向に基づいて、患者の体内の解剖学的特徴３２の動きを記述する被験者１２の解剖学的特徴３２の動きモデル３８を含む。動きモデル３８は、解剖学的特徴３２が呼吸のような患者１２の生命活動によって動いていても、超音波プローブ１４によって捕捉された超音波画像データの位置合わせが、患者１２の対応する術前医用画像データに正確に相関されるように、患者の体内の解剖学的特徴３２の動き又は動作の指標を提供する。更に、超音波画像データと医用画像データとの位置合わせは、動きモデル及び解剖学的特徴の推定される動きに基づいて適応又は補正される。動きモデルは、好適には、頭尾並進モデルを含む。
【００３４】
超音波走査中、位置合わせユニット２４は、超音波プローブ１４によって取得された超音波画像データを、同じ位置の解剖学的特徴３２の医用画像データと融合させる。超音波画像データと術前医用画像データとの位置合わせは、超音波画像データ及び術前医用画像データ内で検出される解剖学的特徴の相関関係に基づいて達成される。被験者１２の超音波画像データと術前医用画像データとは、例えば被験者１２の呼吸による解剖学的特徴３２の動きモデルに基づいて位置合わせされる。したがって、２つの異なる画像データの融合が向上される。
【００３５】
第１のステップにおいて、動きモデル３８は、超音波プローブ１４の決定された位置に基づいて選択され、術前医用画像データ内の複数の像平面が決定される。次のステップにおいて、捕捉された超音波画像データと、超音波プローブ１４の各位置とが互いに相関される。術前医用画像データ内の像平面の１つが、較正された位置として選択され、これは、例えば超音波画像データ及び術前医用画像データ内の特徴検出及び／又はセグメンテーションデータに基づいて、捕捉された２次元超音波画像データに適合する。動きモデル３８と、超音波プローブ１４に対する解剖学的特徴３２（この具体例では肝臓３２）の対応して予想される動きと、選択された像平面とに基づいて、術前医用画像データの異なるスライスが選択され、現在捕捉された超音波画像データと位置合わせされる又は融合される。較正位置における超音波画像データ及び対応する術前医用画像データの正しい融合が維持されるか、又は、位置ずれが、動きモデル３８に基づいて補正される。したがって、例えば解剖学的特徴３２、即ち、被験者１２の臓器の呼吸による動きが考慮され、したがって、いずれの場合にも、様々な画像データの正しい融合又は位置合わせが達成される。
【００３６】
図２ａ及び図２ｂには、医用撮像装置１０の較正用の超音波画像及びコンピュータ断層撮影画像が示される。画像は、被験者１２の解剖学的特徴として肝臓３２を示す。図２ａは、超音波プローブ１４によって捕捉された肝臓３２を示し、図２ｂは、肝臓３２のコンピュータ断層撮影画像データの対応する像平面を示す。肝臓３２の血管の位置が互いに対応し、これにより、良好な位置合わせが達成される。較正は、様々な画像データにおけるパターン検出及び／又はエッジ検出並びに各画像データのセグメンテーションデータに基づいて行われ、これにより、正確な位置合わせ及び医用撮像装置１０の正確な較正が達成される。
【００３７】
図３は、被験者１２の呼吸関数Ｂ（ｔ）のタイミング図を示す。図３では、超音波プローブ１４の較正位置ＢＣ、即ち、最初の位置が決定される。呼吸関数Ｂ（ｔ）は、被験者１２の解剖学的特徴の動きの状態として、較正位置ＢＣの周りで交互に入れ替わる。較正位置ＢＣよりも上側のピークは被験者の吸息ＢＩに対応し、低いピークは被験者１２の呼気ＢＥに対応する。
【００３８】
被験者１２の呼吸によって、被験者１２の内臓３２は、以下に詳細に説明されるように、超音波プローブ１４が被験者１２の皮膚に対して固定して保持されていても、超音波プローブ１４に対して頭尾方向に動く。
【００３９】
図４ａ乃至図４ｆは、被験者１２の呼吸サイクル中に、頭尾方向に動く解剖学的特徴３２を含む被験者１２の模式図を示す。超音波プローブ１４は、解剖学的特徴３２としての肝臓３２を検査しているものとして概略的に示される。超音波プローブ１４は、被験者１２の皮膚に対して固定位置にある。図５ａ乃至図５ｆには、図４ａ乃至図４ｆに示される各呼吸サイクルの対応する超音波画像及び対応する術前コンピュータ断層撮影画像が示される。
【００４０】
図４ａ及び図５ａにおいて、解剖学的特徴が図３に示されるように中間又は中央位置ある較正位置が概略的に示される。解剖学的特徴、即ち、肝臓３２は、図４ａに示されるように、中央位置にあり、超音波画像及び対応する術前コンピュータ断層撮影画像は、上記されたように、互いに対して位置合わせされるか又は融合される。図４ｂに示されるように、呼気中、肝臓３２は、被験者１２の体内を、したがって、超音波プローブ１４に対して下方向に移動するので、図５ｂに示されるように、異なる超音波画像が捕捉される。解剖学的特徴３２の動きモデルに基づいて、肝臓３２の新しい位置が決定され、コンピュータ断層撮影画像データの異なるスライス、即ち、像平面が選択され、図５ｂに示される修正された超音波画像と位置合わせされる。この固定位置において取得される（例えば図５に示される）複数の超音波画像は、共通の解剖学的特徴の反復パターンを共有し、このパターンの経時的な変化に基づいて、所与の患者の動きモデル（例えば図３におけるような患者固有のタイミング図を含むモデル）が決定される。対応して、複数の超音波画像の各超音波画像内に、肝臓３２の様々な位置が決定され、コンピュータ断層撮影画像データの対応する様々なスライス、即ち、像平面が、図５ｃ乃至図５ｆに示されるように、画像補正又は融合のために選択される。
【００４１】
術前医用画像データとして、コンピュータ断層撮影画像データの正しい像平面が、被験者１２の呼吸中に選択されるので、様々な画像データの正確な位置合わせが達成される。
【００４２】
図６では、被験者１２及び術前医用画像データ（例えばコンピュータ断層撮影画像データ）の様々なスライス、即ち、像平面Ｃの模式図が示される。超音波画像データ及び術前医用画像データの融合又は位置合わせ中、様々なスライス、即ち、像平面Ｃが術前医用画像データ内に規定される。スライス、即ち、像平面Ｃは、互いに平行であり、動きの方向又は頭尾方向に配置される又は向けられる。
【００４３】
位置合わせのためのスライス、即ち、像平面Ｃは、スライス、即ち、像平面Ｃのセット：
{Ｃ−ｍ，…，Ｃ−３，Ｃ−２，Ｃ−１，Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２，…，Ｃｎ}
から選択される。ここで、Ｃ０は、較正された位置又は最初の位置のスライス、即ち、像平面Ｃであり、他のスライス、即ち、像平面は、較正されたスライス、即ち、像平面Ｃ０と平行に配置される。
【００４４】
被験者１２の呼吸に応じて、肝臓３２は、頭尾方向４０に動き、術前画像データのスライス、即ち、像平面Ｃのうちの１つが、決定された動きモデル３８に基づいて選択される。
【００４５】
スライス、即ち、像平面が提供される範囲は、通常、約２１ｍｍの範囲である。スライス、即ち、像平面の典型的な数は、サンプリングレートに応じて１５である。スライス、即ち、像平面Ｃの数が多いと、複雑さ及び計算量が増え、スライス、即ち、像平面の数が少ないと、複雑さ及び精度が下がる。
【００４６】
スライス、即ち、像平面Ｃの選択は、超音波画像データ及び医用画像データ内の血管といった検出された解剖学的特徴間の距離が使用され、対応する特徴間の距離が最短であるスライスが選択される最小化基準に基づいていてよい。相互情報量又は平均平方誤差といった他の距離を使用してもよい。
【００４７】
選択は、選択のロバスト性を向上させるように、ビタビ（Viterbi）アルゴリズムといったダイナミックプログラミングの使用に基づいている。アルゴリズムの目的は、距離基準だけでなく、呼吸関数Ｂ（ｔ）を考慮する確率にも基づいて、スライス、即ち、像平面Ｃを選択することである。
【００４８】
代替実施形態では、超音波プローブ１４は、３次元超音波プローブであり、３次元超音波画像データが、呼吸関数Ｂ（ｔ）及び動きモデルに基づいて、コンピュータ断層撮影データボリュームといった対応する術前医用画像データボリュームと融合又は位置合わせされる。医用撮像装置１０は、頭尾方向４０における医用画像データボリュームの対応するセットを提供し、各ボリュームは、呼吸関数Ｂ（ｔ）及び動きモデルに基づいて選択される。
【００４９】
図７は、被験者１２の超音波画像データと術前医用画像データとを位置合わせさせる医用撮像方法の概略フロー図を示す。医用撮像方法は、概して５０と示される。方法５０は、ステップ５２に示されるように、コンピュータ断層撮影画像データ、磁気共鳴断層撮影画像データ等といった３次元医用画像データを提供することで開始する。ステップ５４に示されるように、位置決定ユニット３０が、超音波プローブ１４の位置を提供する。ステップ５６において、複数の超音波画像が、超音波プローブ１４の固定位置において取得される。画像処理ユニット１８が、位置合わせユニットを介して、例えば超音波プローブ１４の位置と、複数の超音波画像を通しての共通の解剖学的特徴の反復パターンの変化とに基づいて、動きモデル３８を規定する。動きモデル３８を、呼吸関数Ｂ（ｔ）の少なくとも１つの呼吸期間に基づいて規定することが有益である。これは、より正確な動きモデル定義を提供することができる。ステップ５６において、画像データ内の解剖学的特徴の動きの状態が、動きモデル３８、例えば被験者１２の呼吸状態に基づいて決定され、これにより、被験者の解剖学的特徴の動き及び後続の再位置合わせが推定される。
【００５０】
ステップ５８に示されるように、融合ユニット２４が、動きモデル３８及び超音波プローブ１４の位置に基づいて、３次元医用画像内の複数の様々な像平面を決定する。ステップ６０において、２次元超音波画像データが連続的に取得され、ステップ６２において、超音波画像データと３次元医用画像データとを位置合わせさせるために、３次元医用画像データの様々な像平面のうちの、ステップ６０において取得された２次元超音波画像データに最適に適合する１つの像平面が選択される。像平面は、例えば３次元画像データ及び超音波画像データの像平面内の対応する解剖学的特徴のパターン検出に基づいて選択される。ステップ６２における超音波画像データの医用画像データの像平面のうちの１つの像平面に対する位置合わせ後、ステップ６４に示されるように、選択された像平面の画像データと超音波画像データとが、結合された画像データとなるように融合され、ステップ６６に示されるように、表示画面２６上で表示される。
【００５１】
したがって、超音波画像データ及び医用画像データは、被験者１２の撮像される解剖学的特徴が動いていても連続的に位置合わせし、正確に融合された画像データが表示画面２６上に表示される。
【００５２】
本発明は、図面及び上記説明において詳細に例示及び説明されたが、当該例示及び説明は、例示であって、限定と解釈されるべきではない。本発明は、開示された実施形態に限定されない。開示された実施形態の他の変形態様は、図面、開示内容及び添付の請求項の検討から、請求項に係る発明を実施する当業者によって理解され、実施される。
【００５３】
請求項において、「含む」との用語は、他の要素又はステップを除外するものではなく、また、「ａ」又は「ａｎ」との不定冠詞も、複数形を除外するものではない。単一の要素又は他のユニットが、請求項に記載される幾つかのアイテムの機能を果たしてもよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されることだけで、これらの手段の組み合わせを有利に使用することができないことを示すものではない。
【００５４】
コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又はその一部として供給される光学記憶媒体又は固体媒体といった適切な媒体上に記憶及び／又は分散されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介するといった他の形式で分配されてもよい。
【００５５】
請求項における任意の参照符号は、範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２ａ）】
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【図２ｂ）】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ）】
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【図５ｂ）】
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【図５ｃ）】
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【図５ｄ）】
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【図５ｅ）】
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【図５ｆ）】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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