(57)【要約】【課題】超音波画像を利用してリアルタイム性のあるフライスルー画像を提供することが可能な手術支援装置を提供する。【解決手段】超音波画像処理装置は、被検体内部に挿入された超音波探触子の位置を検出する位置検出手段と、超音波探触子が受信した超音波信号を用いて作成した超音波断層像データを処理する画像処理手段と、画像処理手段で処理された画像を表示する表示手段とを備え、画像処理手段は、位置検出手段が検出した超音波探触子の位置情報を用いて、位置検出時に撮像された超音波断層像データを三次元画像空間に再配置する画像再配置手段と、三次元画像空間に再配置された複数の超音波断層像データを用いてフライスルー画像を作成するフライスルー画像生成手段とを備える。この画像処理装置を手術支援装置の画像処理部に備えることにより、手術支援機能を増強することができる。【選択図】図３
2009247641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内部に挿入された超音波探触子の位置を検出する位置検出手段と、
前記超音波探触子が受信した超音波信号を用いて作成した超音波断層像データを処理する画像処理手段と、
前記画像処理手段で処理された画像を表示する表示手段とを備え、
前記画像処理手段は、
前記位置検出手段が検出した超音波探触子の位置情報を用いて、位置検出時に撮像された前記超音波断層像データを三次元画像空間に再配置する画像再配置手段と、
前記三次元画像空間に再配置された複数の超音波断層像データを用いてフライスルー画像を作成するフライスルー画像生成手段とを備えたことを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の超音波画像処理装置であって、
前記フライスルー画像生成手段は、前記三次元画像空間に再配置された複数の超音波断層像データから、所定の組織の画像データを抽出する抽出手段を備え、前記抽出手段が抽出した１ないし複数の組織の画像データを用いてフライスルー画像を生成することを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波画像処理装置であって、
前記超音波断層像データは、被検体組織の弾性画像を含み、
前記抽出手段は、前記弾性画像を含む超音波断層像データから、所定の弾性データ値を有する組織画像を抽出することを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の超音波画像処理装置であって、
前記画像処理手段は、さらに、前記フライスルー画像を２次元に展開した画像を生成する展開画像生成手段を備えたことを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項５】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の超音波画像処理装置であって、
前記超音波探触子は、被検体の内腔に挿入されるカテーテルに固定されており、
前記フライスルー画像生成手段が生成するフライスルー画像は、前記内腔壁のフライスルー画像であることを特徴とする超音波画像処理装置。
【請求項６】
超音波探触子を備えた超音波撮像部と、前記超音波撮像部以外の撮像手段と、前記超音波撮像部及び撮像手段で得られた複数の被検体画像を処理し、手術に必要な支援画像を作成する支援画像作成手段と、前記支援画像を表示する表示手段と、被検体内部に挿入された前記超音波探触子の位置を検出する位置検出手段と、を備えた手術支援装置であって、
前記支援画像作成手段は、
前記位置検出手段が検出した超音波探触子の位置情報を用いて、位置検出時に前記超音波撮像部が生成した超音波断層像データを三次元画像空間に再配置する画像再配置手段と、
前記三次元画像空間に再配置された複数の超音波断層像データを用いてフライスルー画像を作成するフライスルー画像生成手段とを備えたことを特徴とする手術支援装置。
【請求項７】
請求項６記載の手術支援装置であって、
前記位置検出手段は、前記撮像手段によって取得された前記超音波探触子を含む被検体画像から前記超音波探触子を判別する判別手段を含み、前記判別手段によって判別された超音波探触子の座標を前記超音波探触子の位置として検出することを特徴とする手術支援装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の手術支援装置であって、
前記超音波断層像データが再配置される三次元画像空間は、前記撮像手段が取得した画像データを配置する画像空間と同一座標系の空間であり、
前記フライスルー画像生成手段は、前記撮像手段が撮像したボリュームデータを用いて、前記超音波探触子が挿入された被検体内部のフライスルー画像を作成する機能を備え、前記超音波断層像データから作成したフライスルー画像を、前記ボリュームデータから作成したフライスルー画像に重畳して表示手段に表示させることを特徴とする手術支援装置。
【請求項９】
請求項６ないし８のいずれか１項に記載の手術支援装置であって、
前記撮像手段が、ＭＲＩ装置であることを特徴とする手術支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療画像診断装置を用いてカテーテル等の体内挿入術具を用いた手術を支援する技術に関し、特に超音波画像を利用して被検体内腔のフライスルー画像を作成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
血管や心臓治療には、カテーテル治療が一般的であり、ＭＲＩ、ＣＴ、超音波診断装置などの画像診断装置を利用してカテーテル治療を支援する技術が種々提案されている。例えば、カテーテルを挿入しながらカテーテルを含む領域のＭＲＩ画像を取得し、ＭＲＩ画像からカテーテル位置を特定する技術（特許文献１など）や、カテーテル先端に取り付けた超音波素子により、カテーテルの進行方向と垂直な断面を画像化する技術（特許文献２）などがある。
【０００３】
またカテーテルが挿入される血管などの内腔を擬似的に診断する手法として、フライスルー機能がある。フライスルー画像は、内視鏡画像と同様に内腔内の一点を視点として内腔内を描出した画像であり、血管壁や血管の走行状態の様子を観察することができるため、手術支援画像として有用である。特許文献３には、ＭＲＩやＣＴなどで取得したボリュームデータを用いてフライスルー画像を作成する技術が開示されている。
【特許文献１】特許第３９１１６０２号
【特許文献２】特公平７−３８８５２号公報
【特許文献３】特開２００５−１１０９７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フライスルー画像は、内腔の観察に優れているが、ＭＲＩやＣＴなどで取得したボリュームデータを用いる手法は、リアルタイム性に欠けるという問題があり、手術の進行を支援する機能を十分に果たすことができない。一方、超音波診断装置はリアルタイムの画像を提供することができるが、その画像はカテーテルの進行方向と垂直な断面画像であり、壁面に対し深度方向の情報を得ることはできるが、内腔の観察には適しない。
【０００５】
そこで本発明は、超音波画像を利用してリアルタイム性のあるフライスルー画像を提供することが可能な手術支援装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の超音波画像処理装置は、被検体内部に挿入された超音波探触子の位置を検出する位置検出手段と、前記超音波探触子が受信した超音波信号を用いて作成した超音波断層像データを処理する画像処理手段と、前記画像処理手段で処理された画像を表示する表示手段とを備え、前記画像処理手段は、前記位置検出手段が検出した超音波探触子の位置情報を用いて、位置検出時に撮像された前記超音波断層像データを三次元画像空間に再配置する画像再配置手段と、前記三次元画像空間に再配置された複数の超音波断層像データを用いてフライスルー画像を作成するフライスルー画像生成手段とを備える。
【０００７】
また本発明の手術支援装置は、超音波探触子を備えた超音波撮像部と、前記超音波撮像部以外の撮像手段と、前記超音波撮像部及び撮像手段で得られた複数の被検体画像を処理し、手術に必要な支援画像を作成する支援画像作成手段と、前記支援画像を表示する表示手段と、被検体内部に挿入された前記超音波探触子の位置を検出する位置検出手段と、を備えた、前記支援画像作成手段は、前記位置検出手段が検出した超音波探触子の位置情報を用いて、位置検出時に前記超音波撮像部が生成した超音波断層像データを三次元画像空間に再配置する画像再配置手段と、前記三次元画像空間に再配置された複数の超音波断層像データを用いてフライスルー画像を作成するフライスルー画像生成手段とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、カテーテル治療において手術支援に役立つフライスルー画像をリアルタイムで表示させることができる。特にＭＲＩ装置などの撮像手段で得られた画像とともに超音波断層像から得たフライスルー画像を表示させることにより、カテーテル位置と関連した血管壁など被検体内腔の画像を表示させることができ、高い術中支援機能を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の手術支援装置の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の手術支援装置の全体概要を示すブロック図である。この手術支援装置は、被検体１０が寝かせられる寝台２５を備え、被検体を撮像する撮像部２０と、被検体に挿入されるカテーテルに取り付け可能な探触子３５を備えた超音波撮像部３０と、撮像部２０及び超音波撮像部３０が撮像した画像を処理する画像処理部４０と、画像処理部４０で処理された画像を表示する表示部５０とを備えている。
【００１０】
撮像部２０は、被検体の比較的広い範囲の画像を撮像できるものであれば特に限定されず、ＭＲＩ装置、ＣＴ装置などを採用することができるが、図示する実施の形態では、撮影空間に対し上下に磁石２１、２２を配置し、これら磁石を支柱２３で支持した構造のオープン型ＭＲＩ装置が採用されている。オープン型ＭＲＩ装置は、撮影空間がボア内に限られる他の撮像装置に比較し、撮影空間へのアクセスの自由度が高く、術中撮像に適している。図では省略しているが、磁石２１、２２に近接して、傾斜磁場コイルや高周波磁場コイルなどが設けられ、また被検体１０から発生する核磁気共鳴信号を検出するための高周波磁場コイル２４が必要に応じて被検体１０に装着される。その他、撮像部２０の駆動に必要な駆動系や制御系および表示部５０Ａなどが備えられている。
【００１１】
撮像部２０の機能は、公知のＭＲＩ装置の機能と同様であり、ここでは撮像方法についての説明は省略するが、手術支援に利用されるＭＲＩ装置の機能として、例えば、手術ナビゲーション機能、インタラクティブスキャン（ＩＳＣ）などを備えている。手術ナビゲーション機能は、予め取得したボリュームデータを用いて、手術者が指示する位置の三断面像などを表示させる機能である。インタラクティブスキャン（ＩＳＣ）は手術者が指示する任意の位置を含む断面をリアルタイムで撮像する機能である。手術ナビゲーションあるいはＩＳＣを実施するために、手術者が指示する位置は、手術支援装置が三次元位置検出装置を備える場合には、特定の指示具を三次元位置検出装置で検出するものとしてもよいが、後述する画像処理部４０の位置検出部４２で得たカテーテルの位置情報（先端位置や方向など）を利用することも可能である。
【００１２】
超音波撮像部３０は、図２に示すように、被検体１０に超音波を照射するとともに被検体から反射する超音波を受信する振動子素子を備えた超音波探触子３５と、超音波信号を送受信する超音波送受信部３１と、受信信号に基づいて２次元超音波画像（Ｂモード画像）等の断層像を構成する超音波画像構成部３２と、受信信号を用いて被検体組織の弾性率や歪みなどの弾性データを演算するとともに弾性画像を生成する弾性画像構成部３３と、超音波画像構成部３２で構成された超音波画像や弾性画像構成部３３で校正された弾性画像を表示する表示部３４と、超音波送受信部３１、超音波画像構成部３２および弾性画像構成部３３に動作に必要な指令を送る制御部３６と、制御部３６に指示を与えるコントロールパネル３７とを有している。
【００１３】
超音波探触子３５は、図２では大きな形態のものを示しているが、本実施の形態では、被検体１０に挿入されるカテーテル６０（図１）の先端に固定されており、カテーテルを例えば血管に挿入したときに、探触子３５の接触面が血管壁に接触するように構成されている。血管壁の周囲３６０度に亘って撮像する場合には、複数の探触子３５をその接触面が外側を向くようにリング状の部材に固定したものを用いることができる。
【００１４】
超音波撮像部３０の機能は、公知の超音波撮像部の機能と同様であるが、簡単に説明する。超音波画像構成部３２は、受信信号をフレームデータとして読出し、Ａ/Ｄ変換後、階調を付与し、画像フレームデータとする。弾性画像は、超音波探触子３５が被検体表面に圧接する圧力に変化がある状態で計測することにより得られるものであり、弾性画像構成部３３は、既に取得したフレームデータと新たに取得したフレームデータの組から、両者を取得した時間に生じた組織の変位と圧力変化から組織の弾性率や歪み量を演算し、弾性フレームデータを作成する。圧力変化は、呼吸動や血管自体の拍動を利用して生じさせることが可能である。また探触子３５にピエゾ素子のような圧力の変動をもたらす機構を付加することも可能である。
【００１５】
こうして得られる弾性フレームデータに所定の色や階調を付与し、弾性画像データとする。表示部３４には、超音波画像構成部３２で構成された白黒画像（例えばＢモード画像）と弾性画像構成部３３で構成された弾性画像が別々にあるいは重畳して表示される。なお、以下の説明において超音波撮像部３０で生成される各種の画像を総括してＵＳ画像と称する。
【００１６】
画像処理部４０は、図３に示すように、撮像部２０が取得したＭＲ画像を処理し手術支援に必要な各種画像を生成するＭＲ画像処理部４１と、ＭＲ画像からカテーテルの位置情報を検出する位置検出部４２と、超音波撮像部３０が取得した画像をＭＲ画像の画像空間と同じ３次元画像空間（例えば直交座標系あるいはＤＩＣＯＭ座標）に配置するＵＳ画像再配置部４３と、ＵＳ画像再配置部４３により再配置された３次元画像データから、フライスルー画像、展開画像、特定の領域の抽出画像などを再構成するＵＳ画像再構成部４４と、ＭＲ画像処理部４１およびＵＳ画像再構成部４４で生成された各画像を用いて表示部５０に表示させる画像を生成する表示画像生成部４５と、これら各部で生成されたデータや各部の処理に必要なデータなどを記憶するメモリ４６と、これら各部を制御する主制御部４７とを備えている。
【００１７】
画像処理部４０の各部は、図１に示すように、例えばパーソナルコンピュータ内にプログラムとしてインストールすることが可能であり、パーソナルコンピュータに備えられたディスプレイ５０Ｂに表示されるＧＵＩやキーボード、マウス等の入力装置５１を介して各部の動作に必要な指示を送ることができる。
【００１８】
ＭＲ画像処理部４１は、予め撮像部２０が撮像したボリュームデータを処理し、手術支援に必要な画像、例えば、手術ナビゲーションの三断面図（Ａｘｉａｌ図、Ｓａｇｉｔａｌ図、Ｃｏｌｏｎａｌ図）やボリュームレンダリング画像を作成するほか、手術中に撮像部２０によって撮像された画像データを処理し、断層像を作成する。さらにＭＲ画像処理部４１は、位置検出部４２が得たカテーテルの位置情報を用いて、カテーテル位置を視点とするフライスルー画像を作成する機能を有していてもよい。なお上述したＭＲＩ画像処理部４１の機能は、撮像部２０に持たせて、画像処理部４０には処理結果である画像を転送するようにしてもよい。
【００１９】
位置検出部４２は、撮像部２０が取得した時系列の画像データをリアルタイムで受け取り、画像データからカテーテルの位置を検出する。撮像部２０がＭＲＩ装置の場合には、カテーテルの先端には、ＭＲＩ装置で識別可能なマーカーが取り付けられており、画像上でマーカー位置を検出することにより、カテーテル先端の位置を検出する。あるいはカテーテル先端に取り付けた超音波探触子を画像から判別し、その位置をカテーテル先端位置として検出することも可能である。カテーテル先端の位置検出方法には、例えば、特許文献１に開示される方法を採用することができる。
【００２０】
図４に位置検出部４２による位置検出の様子を示す。ここでは先端に超音波探触子402が付けられたカテーテル401を血管400に挿入しながら、ＭＲ画像を取得し、各時点で取得したＭＲ画像から３次元直交座標系におけるマーカー位置P1（ｔ1）、P2（ｔ2）・・・Pn（ｔn）を算出している。位置検出部４２が検出したカテーテル先端の位置と、位置検出のためのＭＲ画像を取得した時刻は、メモリ４６に記憶され、次に述べるＵＳ画像再配置に使用される。
【００２１】
ＵＳ画像再配置部４３は、超音波撮像部３０が取得したＵＳ画像（断層像データ及び／または弾性画像データ）をリアルタイムで受け取り、位置検出部４２で検出したカテーテル先端の位置情報をもとに、実空間と対応付けられた直交座標あるいはＤＩＣＯＭ座標に配置する。図５にＵＳ画像再配置部４３における処理を示す。なお図５では、再配置される画像空間の例として直交座標を示している。図５（ａ）に示すように、画像処理部４０のメモリ４６には、時系列的に取得したＭＲ画像から、そのＭＲ画像取得時のカテーテル401の先端402の位置情報ｐ（x,y,z）が取得時刻t1,t2,t3,・・・とともに記憶されている。ＵＳ画像再配置部４３は、時刻tに受信した受信信号から構成したＵＳ画像511〜514を、例えばその画像中心が、メモリ４６に記憶された時刻tにおける位置ｐと一致するように３次元画像空間に配置する（図５（ｂ））。これにより、図５（ｃ）に示すように、時系列で得られるＵＳ画像510（511〜514）は、カテーテルの進行経路に沿って再配置された再配置３次元画像データ520となる。実空間と対応付けられた画像空間に再配置後のＵＳ画像データを以下、３次元ＵＳ画像データという。
【００２２】
なお図５では、各ＵＳ画像を互いに平行に配置した状態を示しているが、内壁より深い組織の画像情報を利用する場合には、各ＵＳ画像はカテーテル進行方向に対し直交するように配置することが必要である。３次元画像空間におけるカテーテルの進行方向は、時間的に隣接するカテーテル先端の位置から算出することができる。但し、内壁のフライスルー画像のみを作成する場合には、図示するように平行に配置してもよい。また再配置するＵＳ画像の超音波信号取得時とＭＲ画像取得とが異なる場合には、ＭＲ画像取得のうち最も近い時刻の２つの位置情報を用いて補間により位置を求めてもよい。
【００２３】
ＵＳ画像再構成部４４は、画像抽出部４４１、フライスルー画像生成部４４２、展開画像生成部４４３、抽出領域画像生成部４４４などからなる。
【００２４】
画像抽出部４４１は、３次元ＵＳ画像データを構成するＵＳ画像データを画素単位で全ラインスキャンし、各画素の信号強度の変化から各組織の境界を自動で判別し、特定の組織の画像データを抽出する。また特定の組織の距離や厚みを測定する。抽出された画像データおよび測定値はメモリ４７に記憶され、フライスルー画像生成部４４２の画像形成に用いられるほか、必要に応じて数値データ自体を表示部５０に表示することも可能である。
【００２５】
画像抽出部４４１が処理の対象とする臓器や組織は、表示部５０に表示されるＧＵＩを通じて操作者が指定するようにしてもよいし、例えば弾性率の異なる組織全てについて自動的に行なうようにしてもよい。また組織の境界の判別を手動で行なうこと可能であり、その場合、表示部５０にＵＳ画像を表示するとともに判別のためのツール（ＧＵＩ）を設け、このツールをマウス等の入力装置５１により操作し、各組織の境界を手動で示してもよい。画像抽出部４４１は、手動で判別された組織の画素位置から距離や厚みを算出する。
【００２６】
図５に画像抽出部４４１による判別の様子を示す。図６（ａ）は表示部５０に表示されたＵＳ画像601を示す。図６（ｂ）はこのＵＳ画像601に対し自動スキャン602を行い、例えば信号強度が一定の範囲にあり且つ連続する画素を抽出し、同一組織であると判別する。この場合、信号強度はＢモード画像の信号強度のほか、弾性画像の弾性データ（弾性率や歪み量）であってもよい。
図６（ｃ）は手動による判別の様子を示している。表示部５０の画面には、ＵＳ画像601とともに描画ツール603が表示され、操作者はマウス605などを操作して描画ツール603を操作し、画像から判別される組織の境界を描く。自動で判別する場合にも、組織を決める信号強度の閾値などを操作者が入力してもよい。例えば、操作者がポインティングデバイスにより画像上の任意の位置を指示し、その位置に対応する画素の信号強度を含む所定の信号強度範囲の領域を判別するようにしてもよい。
【００２７】
フライスルー画像生成部４４２は、画像抽出部４４１が抽出した特定組織の３次元ＵＳ画像データを用いてフライスルー画像を生成する。その様子を図７に示す。図７（ａ）は３次元ＵＳ画像データ700（あるいは画像抽出部４４１が抽出した特定組織の３次元画像データ）であり、個々のＵＳ画像データには、例えば、血管壁711、リンパ節712、筋肉層713、脂肪層714、皮膚層715などが含まれる。フライスルー画像生成部４４２は、これら組織711〜715のうち、例えば血管壁611の画像データのみを抽出し（図７（ｂ））、観察する方向に対し最も奥行き側の画像から順に重ね、画素データを合成する（図７（ｃ））。これにより図７（ｄ）に示すようなフライスルー画像710が得られる。血管壁以外の組織についても同様にフライスルー画像を作成することが可能である。図８は、脂肪層714の画像データを抽出して作成したフライスルー画像810である。
【００２８】
なおフライスルー画像の方向（見る方向）については、３次元ＵＳ画像データが存在する領域であれば、カテーテルの進行方向であってもよいし、カテーテルの進行方向と逆であってもよい。
【００２９】
展開画像生成部４４３は、フライスルー画像を、３次元座標の一つの面に展開した展開画像を作成する。具体的には、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、フライスルー画像を作成するのに用いた３次元ＵＳ画像データ710を、位置検出部４２が検出したカテーテル位置情報を用いてカテーテル進行方向が直線となるように再配置する。即ち、ＵＳ画像再配置部４３によって再配置される前の配置に戻す。その上で、図９（ｃ）に示すように、３次元画像データを構成する個々のＵＳ画像が３次元座標の一つの面（例えばｘｚ面）と交わる線上に、そのＵＳ画像を展開し、図９（ｄ）に示すような展開画像910を作成する。この展開図では、カテーテルの進行方向が一定の方向でない場合にも、カテーテルの進行方向に対して血管壁等を展開した様子を観察することができる。
【００３０】
抽出領域画像生成部４４４は、画像抽出部４４１が抽出した特定の臓器や組織の情報（内壁からの距離や厚さ）を用いて、フライスルー画像に重畳表示するための特定臓器のＵＳ画像を作成する。
【００３１】
表示画像生成部４５は、画像処理部４０で作成された種々の手術支援画像を合成して、表示部５０の画面に表示させるものであり、主制御部４７からの指令に応じて、必要な画像を表示部５０に表示させる。例えば、図９に示す例では、ＵＳフライスルー画像の展開画像を表示した画面に、撮像部２０が撮像したリアルタイム画像920をウィンドウ画面に表示するようにしている。これにより手術者は、展開画像910で表示されている部分が被検体のどこに位置するのかを把握することができる。このようなウィンドウ画面を利用した表示は、展開画像のみならず、フライスルー画像やその他の画像を表示する画面についても可能である。またウィンドウ画面ではなく、必要に応じて、例えば展開画像の上に抽出領域画像生成部４４４が作成した臓器画像を重ねて表示するなど、２種の画像を重畳して表示させることも可能である。その他の、表示部５０に表示される画像の種々の態様については後述する。
【００３２】
表示部５０は、画像処理部４０が構築されるパーソナルコンピュータに付属する表示装置５０Ｂがその機能を兼ねてもよいし、撮像部２０（ＭＲＩ装置）に備えられた表示部５０Ａが手術支援装置の表示部を兼ねてもよい。表示部５０は、手術支援装置を動作させるためのＧＵＩを表示する機能も有する。
【００３３】
次に上述した構成の手術支援装置の動作について説明する。図１０に手術時のタイムチャートの一例を示す。図中、手術の進行に平行して行われる画像処理部４０、撮像部２０、超音波撮像部３０の処理の進行を縦のラインは示している。
【００３４】
まず撮像部２０は、手術ナビゲーションに必要な３Ｄボリュームデータの撮像を行なう（Ｓ101）。３Ｄボリュームデータは、画像処理部４０による処理のために画像処理部４０に送られる。画像処理部４０には、リアルタイムのスライススルー画像作成が起動される（Ｓ102）。手術が開始され（Ｓ103）、カテーテルが挿入されると（Ｓ104）、撮像部２０はリアルタイム撮像を開始し、カテーテル位置の検出を行なう（Ｓ105）。カテーテルの位置情報と検出時刻は画像処理部４０に送られる。この実施の形態では、撮像部２０で撮像した画像から撮像部２０がカテーテル位置を検出するものとしているが、図３に示す実施の形態のように、画像処理部４０に位置検出部の機能が備えられている場合には、撮像部２０で撮像した画像が画像処理部４０に転送され、画像処理部の位置検出部４２でカテーテル位置が算出される。
【００３５】
カテーテルが所定の血管に挿入されたならば超音波撮像部３０により血管内腔撮像が開始される（Ｓ106）。超音波撮像部３０はカテーテルの進行と平行して連続して撮像を行い、複数の時系列ＵＳ画像を得る。複数の時系列ＵＳ画像は、逐次、画像処理部４０に送られる。画像処理部４０のＵＳ画像再配置部４３は、カテーテル位置情報を用いて送られる時系列ＵＳ画像を、実空間に対応する３次元画像空間に再配置し、再配置されたＵＳ画像データを用いて、フライスルー画像生成部４４２でフライスルー画像を作成する（Ｓ107）。
【００３６】
一方、撮像部２０が手術ナビゲーション機能やＩＳＣ機能を備える場合には、画像処理部４０によるフライスルー画像作成と平行して、逐次、手術者が指示する点を中心とする３Ｄナビゲーション画像の作成、更新や、カテーテルの所定位置を含むＩＳＣ撮像が行なわれる（Ｓ108、Ｓ109）。手術者は、画像処理部４０で作成されたフライスルー画像や撮像部２０で作成された画像で手術部位などを確認しながらカテーテル手術を行なう（Ｓ110）。
【００３７】
上述した手術支援装置の動作は、表示部５０に表示されるＧＵＩを介して実現される。ＧＵＩの例を図１１および図１２に示す。図１１は、手術前のＧＵＩを示す図である。図示する例では、表示画面1100は、画像表示部1110、３Ｄ画像表示部1120、手術情報表示部1130、操作ボタン表示部から構成される。操作ボタンには、撮像部２０による３Ｄ撮像を開始するボタン1141、ＩＳＣを開始／停止するボタン1142、３Ｄナビゲーションを開始／停止するボタン1143、超音波撮像部３０による撮像を開始するボタン1144、画像処理部４０によるフライスルー画像作成機能を動作させるボタン1145、二次元展開画像を作成するボタン1146などが設けられている。
【００３８】
画像表示部1110には、撮像部２０が予め取得した３Ｄボリューム画像の各スライス画像1111〜1114などが表示され、ＵＳ手術者あるいは操作者は、これら各スライスの画像などを用いて手術経路描出などの前処理を行なう。３Ｄ画像表示部1120には、３Ｄボリューム画像の各スライスが立体表示される。手術情報表示部1130には、ベッドの位置、コイルの種類、コイル位置などの装置情報、手術支援装置が備えている各種機能に関する情報、患者に関する情報、術具情報などが表示される。
【００３９】
図１２は、手術中のＧＵＩの一例を示す図である。操作ボタンは手術前と同じである。図示する例では、画面左側に超音波撮像部３０が撮像したＵＳ画像1201とともに画像処理部４０で作成されたフライスルー画像1202が表示され、それ以外の部分には撮像部２０の各種機能を動作させることにより作成される画像1203〜1027が表示されている。
【００４０】
例えば、操作ボタン1144が操作されると、図１０の処理Ｓ106が開始され、超音波撮像部３０で撮像されたリアルタイム画像1201が画面に表示される。さらにフライスルー作成の操作ボタン1145が操作されると、図１０の処理107が開始され、リアルタイムフライスルー画像1202が画面に表示される。また画像処理部４０のＭＲ画像処理部４１がフライスルー画像作成機能を有する場合には、カテーテル位置の情報を用いて、予め取得した３Ｄボリュームデータ（ＭＲデータ）から作成したフライスルー画像1203を表示する。このフライスルー画像は手術経路や岐路を表示するナビゲーション画像として用いることができる。
【００４１】
画像1204は、ＩＳＣ操作ボタン1142を操作することによって撮像部２０がリアルタイムで撮像した画像であり、この実施形態では位置検出部４２が検出したカテーテル位置を含む断面が撮像され、表示される。画像1205〜1207は、３Ｄナビゲーション操作ボタン1143を操作することにより画像処理部４０が作成した三断面図である。この実施形態では、位置検出部４２が検出したカテーテル位置と方向をもとに３軸が決定されている。即ち、Ａｘｉａｌ画像1205はカテーテル先端位置を中心とし、カテーテルの方向に垂直な断面が切り出され、Ｓａｇｉｔａｌ画像1206はカテーテルの方向を横軸とする断面が切り出され、Ｃｏｌｏｎａｌ画像1207はカテーテルの方向を縦軸とする断面が切り出され、それぞれ表示されている。画像1208は３Ｄボリュームデータを用いたボリュームレンダリング画像であり、位置検出部４２で検出したカテーテル先端位置1221がその軌跡1222とともに表示されている。
【００４２】
以上、本発明の手術支援装置の一実施の形態を説明したが、本発明の手術支援装置は上記実施の形態で説明した機能に加えて、公知の手術支援機能を追加したり、例えば内視鏡などを備える場合には、内視鏡映像を表示させたりすることも可能である。またこの実施の形態で説明した全ての機能を動作させる必要はなく、手術者が適宜選択して手術に必要な画像を作成し表示させることができる。
【００４３】
また上記実施の形態では、撮像装置としてＭＲＩを用いた場合を説明したが、撮像装置はＣＴ装置やＸ線透視装置などのＭＲＩ装置以外の装置であってもよい。また撮像装置に代えて、カテーテル位置を検出する手段、例えば三次元位置検出装置を備えることにより、本発明の手術支援装置を実施することが可能である。
【００４４】
さらに以上の実施の形態では、手術支援装置の画像処理部として図３に示す画像処理部４０の構成を備えたものを説明したが、画像処理部の機能は、図２に示す超音波撮像装置に組み込むことも可能であり、それにより超音波撮像装置の機能を大幅に増強することができる。ただしこの場合、図３に示す画像処理部のＭＲ画像処理部４１の機能は省くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の手術支援装置の全体概要を示すブロック図
【図２】超音波撮像部の構成を示すブロック図
【図３】画像処理部の構成を示すブロック図
【図４】位置検出部による位置検出を説明する図
【図５】超音波画像再配置部における処理を説明する図
【図６】画像抽出部による組織の判別処理を説明する図
【図７】フライスルー画像生成部による処理を説明する図
【図８】フライスルー画像生成部によるフライスルー画像の例を示す図
【図９】展開画像生成部による処理を説明する図
【図１０】手術支援装置の動作を示すタイムチャート
【図１１】手術支援装置の表示部に表示されるＧＵＩの一例（手術前）を示す図
【図１２】手術支援装置の表示部に表示されるＧＵＩの一例（手術中）を示す図
【符号の説明】
【００４６】
２０・・・撮像部、３０・・・超音波撮像部、４０・・・画像処理部、５０・・・表示部、５１・・・入力装置、６０・・・カテーテル、４１・・・ＭＲ画像処理部、４２・・・位置検出部、４３・・・ＵＳ画像再配置部、４４・・・ＵＳ画像再構成部、４４１・・・画像抽出部、４４２・・・フライスルー画像生成部、４４３・・・展開画像生成部、４４４・・・抽出領域画像生成部。
【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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