特許 6282934 超音波診断装置及び医用画像診断装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6282934

(24)【登録日】2018年2月2日

(45)【発行日】2018年2月21日

(54)【発明の名称】超音波診断装置及び医用画像診断装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/00 20060101AFI20180208BHJP

【ＦＩ】

   A61B8/00

【請求項の数】12

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2014-106791(P2014-106791)

(22)【出願日】2014年5月23日

(65)【公開番号】特開2015-198888(P2015-198888A)

(43)【公開日】2015年11月12日

【審査請求日】2017年3月24日

(31)【優先権主張番号】特願2013-122692(P2013-122692)

(32)【優先日】2013年6月11日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】特願2014-76290(P2014-76290)

(32)【優先日】2014年4月2日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】594164542

【氏名又は名称】キヤノンメディカルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000866

【氏名又は名称】特許業務法人三澤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】増田 貴志

(72)【発明者】

【氏名】中内 章一

(72)【発明者】

【氏名】小役丸 貴士

(72)【発明者】

【氏名】生田目 富夫

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 智子

【審査官】 宮川 哲伸

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００１−５２６９２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０００−５０００３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−５８５８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２５３７４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ８／００ − ８／１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被検体に対し超音波の送受波を行う超音波プローブと、
前記超音波プローブに備えられた基準位置部材、及び、穿刺針に対し予め定められた相対位置を有する場所に取り付けられたセンサを含み、前記基準位置部材及び前記センサの位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記穿刺針の先端部を前記基準位置部材に当接させたときの前記基準位置部材及び、前記センサの位置情報並びに前記相対位置から前記穿刺針の針長の情報を取得する針長情報取得部と、
前記針長の情報に基づいて前記穿刺針による穿刺を支援する情報を表示する表示部と、
を備える超音波診断装置。

【請求項2】

前記基準位置部材は、前記穿刺針の先端部が予め設定した距離以内に近づいたときに反応する感応素子であり、
前記針長情報取得部は、前記感応素子が前記穿刺針の先端部に反応するのを契機として、前記基準位置部材及び前記センサの位置情報並びに前記相対位置から前記穿刺針の針長の情報を取得することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。

【請求項3】

前記位置情報取得部は、基準信号を３次元空間上に送信するトランスミッタと、
前記超音波プローブの支持体に取り付けた第１のセンサと、前記穿刺針の任意の位置に取り付けた第２のセンサと、を含み、前記トランスミッタからの基準信号を前記第１、第２のセンサにて受信し、
前記針長情報取得部は、前記第１、第２のセンサの３次元空間上の位置情報と、前記感応素子の反応結果をもとに、前記第２のセンサからの穿刺針の針先までの針長を算出し、
前記表示部は、前記針長の情報をもとに前記穿刺針の穿刺をナビゲートするナビゲーション画像を含む医用画像を表示することを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。

【請求項4】

前記感応素子は、前記穿刺針が接することで前記穿刺針からの電流が流れる伝導体で成ることを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。

【請求項5】

前記感応素子は、前記穿刺針が接したことを検知する感圧センサで成ることを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。

【請求項6】

前記感応素子は、前記穿刺針が接近したことを検知する接近センサ又はカメラで成ることを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。

【請求項7】

前記位置情報取得部は、前記穿刺針に前記センサとしての第１の位置が設けられ、前記超音波プローブに、第２の位置、及び、前記第２の位置と予め定められた位置関係を有する第３の位置が設けられ、前記第３の位置に前記穿刺針の先端が合わせられたとき、前記第１の位置の３次元座標、前記第２の位置の３次元座標、及び、前記超音波プローブの傾き角度を測定し、
前記針長情報取得部は、前記超音波プローブにより測定された結果、及び、前記位置関係に基づいて、前記第１の位置から前記穿刺針の先端の位置までの距離であって、穿刺針の先端を案内するガイド情報を表示するための針長を求めることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。

【請求項8】

前記針長情報取得部は、
前記測定された前記第２の位置の３次元座標及び前記超音波プローブの傾き角度に基づき、前記位置関係を参照して、前記第３の位置の３次元座標を求める第１の算出手段と、
前記測定された前記第１の位置の３次元座標、及び、前記求められた前記第３の位置の３次元座標により、前記針長を求める第２の算出手段と、
を有する
ことを特徴とする請求項７に記載の超音波診断装置。

【請求項9】

前記穿刺針の先端を前記第３の位置に当接させることにより、前記第３の位置に前記穿刺針の先端が合わせられることを特徴とする請求項８に記載の超音波診断装置。

【請求項10】

前記超音波プローブに複数の前記第３の位置が設けられ、
前記第３の位置と前記穿刺針の傾斜角との対応関係が予め記憶部に記憶され、
前記位置情報取得部は、前記第３の位置に前記穿刺針の先端が合わせられたとき、前記穿刺針の傾斜角を測定し、
前記第１の算出手段は、前記第３の位置の３次元座標を求めるとき、前記測定された前記穿刺針の傾斜角に基づいて、前記対応関係を参照して、前記穿刺針の先端が前記複数の第３の位置のうちのいずれに合わせられたかを判別し、前記判別した前記第３の位置と前記第２の位置との予め定められた前記位置関係を参照することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の超音波診断装置。

【請求項11】

前記位置情報取得部は、前記針長が求められた後における前記穿刺針の傾きを測定し、
前記針長情報取得部は、
前記針長、及び、前記測定された前記穿刺針の傾きに基づいて、前記穿刺針の先端の位置を求める第３の算出手段と、
前記求められた穿刺針の先端の位置に基づいて、前記穿刺針の先端を案内するためのガイド情報を作成する作成部と、
を有し、
前記作成された前記ガイド情報の座標を、被検体の対象部位および対象部位に刺入される穿刺針を撮影して取得された医用画像が表示されるときの座標に合わせる表示処理部をさらに有し、
前記表示部は、前記座標が合わせられた前記ガイド情報を前記医用画像に重ねて表示することを特徴とする請求項７に記載の超音波診断装置。

【請求項12】

被検体の対象部位および対象部位に刺入される穿刺針を撮影して医用画像を取得する撮影部を有する医用画像診断装置において、
前記撮影部に備えられた基準位置部材、及び、穿刺針に対し予め定められた相対位置を有する場所に取り付けられたセンサを含み、前記基準位置部材及び前記センサの位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記穿刺針の先端部を前記基準位置部材に当接させたときの前記基準位置部材及び、前記センサの位置情報並びに前記相対位置から前記穿刺針の針長の情報を取得する針長情報取得部と、
前記針長の情報に基づいて前記穿刺針による穿刺を支援する情報を表示する表示部と、
を備える医用画像診断装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、超音波診断装置及び医用画像診断装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、医用画像診断装置として超音波診断装置、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置等が使用されている。また穿刺針を被検体内に穿刺し、穿刺針の先端から腫瘍部にラジオ波等を照射する焼灼治療法がある。焼灼治療は、ＲＦＡ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ａｂｌａｔｉｏｎ）と呼ばれている。またＲＦＡに限らず、穿刺針を被検体に挿入して患部の組織を採取することもある。

【0003】

例えば、超音波診断装置を用いて焼灼治療を行う場合、超音波プローブと穿刺針にそれぞれ位置センサを取付け、位置センサからの情報を用いてプローブと穿刺針の位置を計測し、超音波診断装置によって生成した２次元画像上に穿刺針の位置を表示するようにしている。

【0004】

これにより、超音波診断装置によって生成した２次元画像を参照しながら穿刺針をナビゲートすることができ、腫瘍等の穿刺対象部位に穿刺することができる。またＲＦＡでは、腫瘍部を焼灼することでガスが発生し、超音波画像が見えにくくなるため、ナビゲーションの画像を参照することで穿刺針の位置を確認することができる。

【0005】

ところで、従来では穿刺治療の直前に、穿刺針を選択して、選択した穿刺針に位置センサを取り付ける場合があり、かつ穿刺針のどの部分に位置センサを取り付けるかをオペレータが任意に選択する場合がある。どの穿刺針を用いるか、どの位置にセンサを取り付けるかは、患部の位置（深さ）によって変える必要があるため、穿刺を行う直前までセンサの取付位置を決めることができないケースがある。

【0006】

センサの取付位置が任意の場合、位置センサの情報だけでは、穿刺針のどの位置にセンサが付いているかを判断できないため、穿刺作業の前に穿刺針のどの位置にセンサを取り付けたかをオペレータが装置に入力する必要がある。したがって、検査開始前に事前に位置センサの取付位置を決めることが困難な場合、オペレータは、検査中又は術中にセンサの取付位置の情報を手入力する必要があるため、非常に煩雑でありオペレータの負荷が大きいという不具合がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００８−１４９１７５号公報

【特許文献2】特開２００７−２１５６７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

発明が解決しようとする課題は、穿刺針の針長を簡便かつ正確に測定することができる超音波診断装置及び医用画像診断装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

実施形態に係る超音波診断装置は、被検体に対し超音波の送受波を行う超音波プローブと、超音波プローブに備えられた基準位置部材、及び、穿刺針に対し予め定められた相対位置を有する場所に取り付けられたセンサを含み、基準位置部材及びセンサの位置情報を取得する位置情報取得部と、穿刺針の先端部を基準位置部材に当接させたときの基準位置部材及びセンサの位置情報並びに相対位置から穿刺針の針長の情報を取得する針長情報取得部と、針長の情報に基づいて穿刺針による穿刺を支援する情報を表示する表示部と、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】一実施形態に係る医用画像診断装置を示すブロック図。

【図2】一実施形態における位置情報取得部のセンサの配置を示す説明図。

【図3】一実施形態において表示部に表示される医用画像の表示例を示す説明図。

【図4】一実施形態における位置情報取得部の概略を示す構成図。

【図5】一実施形態における位置情報取得部の第１の変形例を示す構成図。

【図6】一実施形態における位置情報取得部の第２の変形例を示す構成図。

【図7】第２の実施形態に係る医用画像診断装置を示すブロック図。

【図8】第２の実施形態における位置情報取得部のセンサの配置を示す説明図。

【図9】第２の実施形態における位置情報取得部の概略を示す構成図。

【図10】第３の実施形態に係る超音波診断装置の構成ブロック図。

【図11】ガイド情報作成手段の構成ブロック図。

【図12】エコー画像に重ねて表示されたガイド情報の一例を示す図。

【図13】針長を算出するときの一連の流れを示すフローチャート。

【図14】針長が算出されてから針先ガイド情報が表示されるまでの一連の流れを示すフローチャート。

【図15】穿刺針の傾斜角と第３の位置との対応関係を示す図。

【図16】第２の位置と第３の位置との位置関係を取得するときの一連の流れを示すフローチャート。

【図17】針先を第３の位置に当接させた穿刺針の一例を示す図。

【図18】針先を第３の位置に当接させたときの穿刺針の傾斜角の一例を示す図。

【図19】第２の位置と第３の位置との位置関係を示す図。

【図20】針先を第３の位置に当接させた穿刺針の他の例を示す図。

【図21】針先を第３の位置に当接させたときの穿刺針の傾斜角の他の例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付す。

【0012】

（第１の実施形態）
図１は、一実施形態に係る医用画像診断装置である超音波診断装置１００の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１００の本体１０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１２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。超音波プローブ１１、送受信部１２及びデータ処理部１３は、被検体を撮影して医用画像を取得する撮影部を構成する。

【0013】

本体１０には、データ処理部１３から出力された画像データを基に２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記憶する画像メモリ１５を設けている。また本体１０には、装置全体を制御するシステム制御部１６と、記憶部１７と、インターフェース部（Ｉ／Ｆ部）１８と、穿刺針２０に通電する通電部１９を備えている。

【0014】

さらに本体１０には、画像生成部１４で生成された画像等を表示する表示部２１と、各種のコマンド信号等を入力する操作部２２が接続され、インターフェース部１８には、位置情報取得部３０（詳細は後述）が接続されている。尚、システム制御部１６と各回路部との間は、バスライン１０１を介して接続されている。

【0015】

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１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。超音波プローブ１１は、例えば、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。以下の説明では、超音波プローブ１１を単にプローブと呼ぶ場合もある。

【0016】

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とを備えている。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（エコー信号）をデータ処理部１３に出力する。

【0017】

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モード（Ｄモード）処理部１３２等を備えている。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。

【0018】

Ｄモード処理部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、ドプラデータを生成して画像生成部１４に出力する。

【0019】

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、表示部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。

【0020】

画像メモリ１５は、画像生成部１４によって生成された画像データを記憶する。また画像メモリ１５から読み出した画像データは、モニタ２１に出力される。また、画像メモリ１５は、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。

【0021】

システム制御部１６は、超音波診断装置１００の全体を制御して各種の処理を実行する。例えば、操作部２２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、データ処理部１３及び画像生成部１４の処理を制御する。また画像メモリ１５に記憶した超音波画像などを表示部２１に表示するように制御する。

【0022】

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、システム制御部１６による処理に用いられる各種情報を記憶する。通電部１９は穿刺針２０に電流を流したり、ラジオ波の供給を行う。

【0023】

表示部２１は、超音波診断装置１００のオペレータが操作部２２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１０において生成された超音波画像や穿刺のナビゲーション画像を表示する。操作部２２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等の入力デバイスを備え、オペレータからの各種設定要求を受け付け、本体１０に対して各種設定要求を転送する。

【0024】

次に位置情報取得部３０について説明する。位置情報取得部３０は、例えば、超音波プローブ１１及び穿刺針２０がどこに位置するかを示す位置情報を取得する。位置情報取得部３０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。

【0025】

位置情報取得部３０は、磁場を利用したセンサであり、磁場の発生源であるトランスミッタ３１と、トランスミッタ３１からの基準信号を受信する複数の位置センサ３２，３３と、トランスミッタ３１を制御するコントロールユニット３４、及びコントロールユニット３４に対し指示をおこなうシステム制御部１６からなるシステムである。尚、以下の説明では、位置センサ３２，３３を単にセンサと呼ぶこともある。

【0026】

このシステムを利用し、超音波プローブ１１と穿刺針２０に位置センサ３２、３３をそれぞれ取り付け、２つのセンサ３２、３３の位置情報からプローブ１１と穿刺針２０の位置関係と距離情報を取得する。尚、位置情報取得部３０は、上述したシステムに限られるものではないが、以下の要件を満たすことが望ましい。

【0027】

即ち、位置センサ３２，３３は６軸センサであり、磁場の発生元を基準点とし、基準点からのＸ，Ｙ，Ｚ軸方向のオフセット距離と、Ｘ，Ｙ，Ｚのそれぞれの軸が磁場の基準軸からどれだけ傾いているかを示す傾きの情報を取得するものがよい。これらの距離と傾きの情報により、空間上のどの位置にセンサがあるのか、またプローブ１１や穿刺針２０がどの方向に向いているのかを知ることができる。

【0028】

また超音波プローブ１１に取り付ける位置センサ３２は、プローブ毎に決められたアダプタを使用して固定され、プローブ１１の基準位置からの相対位置および向きは常に一定となるようにしている。同様に穿刺針２０に取り付けるセンサ３３は、アダプタを用いて取り付けられる。アダプタを用いることで、穿刺針２０に対するセンサ３３の向きや傾きは固定され、センサ３３から見てどの方向に穿刺針２０の針先があるかを知ることができる。また、穿刺針２０は、直線であり撓むことがないものが望ましい。

【0029】

図２は、位置情報取得部３０におけるセンサの配置を概略的に示す説明図である。即ち、位置情報取得部３０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と、コントロールユニット３４を含む。トランスミッタ３１は、例えば、被検体Ｐが載置された寝台３７の近くの固定位置にあるポール３６等に取り付けられる。

【0030】

トランスミッタ３１は、基準信号を送信し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を配置している。

【0031】

位置センサ３２は、支持体である超音波プローブ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、ブローブ１１の位置と姿勢（傾き）を検出する。また位置センサ３３は、穿刺針２０の任意の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。

【0032】

また超音波プローブ１１（支持体）には、伝導体３５を取り付けている。伝導体３５は、センサ３３から予め設定した方向で、かつセンサ３３から予め設定した距離を置いた位置に取り付けている。コントロールユニット３４は、トランスミッタ３１を制御して磁気の送信を行う。またコントロールユニット３４は、トランスミッタ３１の位置を基準にして、センサ３２，３３からの位置情報を取得し、システム制御部１６に供給する。

【0033】

伝導体３５は、例えば穿刺針２０の先端が接触可能であり、穿刺針２０の先端を伝導体３５に接触させたときに、穿刺針２０に通電部１９から微弱な電流を流す。コントロールユニット３４は、伝導体３５に電流が流れたことを検出して、穿刺針２０の針先が伝導体３５の位置にあると自動的に判断する。つまり、伝導体３５は、穿刺針２０の先端部が予め設定した距離以内に近づいたときに反応する感応素子である。

【0034】

コントロールユニット３４は、インターフェース部１８を介してシステム制御部１６に接続されており、システム制御部１６は演算部１６１を含む。演算部１６１は、位置センサ３２，３３及び伝導体３５からの情報をもとに、穿刺針２０のセンサ３３と針先との二点間距離、つまり穿刺針２０のセンサ３３から針先までの針長を計算する。

【0035】

図３は、穿刺針２０により焼灼治療を行う際に表示部２１に表示される医用画像の表示例を示す説明図である。医用画像は、超音波画像と穿刺のナビゲーション画像を含む。焼灼治療では、先ず、超音波診断を行い腫瘍の場所（穿刺部位）を確認する。即ち、超音波プローブ１１によって被検体Ｐの対象部位を走査し、２次元画像である断層像のデータを順次に取得し、画像メモリ１５に格納する。２次元の断層像のデータを順次に画像メモリ１５に蓄積することにより、３次元画像を構成することができ、この３次元画像をもとに穿刺部位を特定する。

【0036】

図３では、超音波プローブ１１により撮影された２次元の断層像Ｑ１を表示し、腫瘍の場所（穿刺部位）を黒い画像Ｑ２で示している。オペレータは、断層像Ｑ１上で穿刺部位Ｑ２を特定し、システム制御部１６は、穿刺針２０を刺す穿刺口及び穿刺方向、穿刺口から穿刺部位までの距離を算出する。

【0037】

ここでオペレータは、穿刺針２０を選択し、穿刺針２０の任意の位置（針長Ｌ０に相当する位置）にセンサ３３を取り付ける。そして穿刺針２０を伝導体３５に当てることにより伝導体３５に通電する。通電により、演算部１６１は穿刺針２０のセンサ３３と針先との二点間距離Ｌ０、つまり穿刺針２０のセンサ３３から針先までの針長Ｌ０を自動的に計算する。システム制御部１６は、穿刺口から穿刺方向に見て距離Ｌ０に対応する位置に、穿刺針の先端を示すマークＭを表示する。

【0038】

また位置センサ３３からは、穿刺針２０の針先がどの方向に向いているかを示す情報を得ることができるため、穿刺針２０の穿刺口が決まれば、システム制御部１６は、穿刺のナビゲーション画像として、センサ３３から針先まで延びるガイド画像Ｑ３を表示し、針先の位置にマークＭを表示する。

【0039】

オペレータは、図３のガイド画像Ｑ３を見ながら穿刺針２０を穿刺部位Ｑ２に向けて挿入する。穿刺針２０が挿入されるに連れ、断層像Ｑ１には穿刺針２０の画像が表示され、穿刺針２０の針先がマークＭ（穿刺部位Ｑ２）に到達したことを確認したら、オペレータの操作により、穿刺針２０の先端から腫瘍部に、例えばラジオ波を照射して焼灼治療を行う。ラジオ波は通電部１９から穿刺針２０に対して供給する。

【0040】

図４は、位置情報取得部３０の概略を示す構成図であり、穿刺針２０のセンサ３３から針先までの針長Ｌ０を算出する動作説明図を兼ねている。図４では、超音波診断装置本体１０と、位置情報取得部３０と、超音波プローブ１１及び穿刺針２０を拡大して示している。位置情報取得部３０は、コントロールユニット３４及びトランスミッタ３１のほかに、超音波プローブ１１に取り付けた位置センサ３２と伝導体３５、及び穿刺針２０に取り付けた位置センサ３３を含む。

【0041】

穿刺針２０にはアダプタ３８が取り付けられ、センサ３３はアダプタ３８に固定されている。またアダプタ３８は、センサ３３から見てどの方向に針先があるかが分かるように穿刺針２０に取り付けられ、図４の例では矢印Ａ方向が針先方向を示している。

【0042】

図４において、穿刺を実施する場合、オペレータ（医師等）は検査又は治療の対象部位に応じて超音波プローブ１１の種類と穿刺針２０を決定し、穿刺針２０の任意の場所にアダプタ３８を取り付け、センサ３３の取付位置を決める。そしてオペレータは、操作部２２に設けたナビゲーションスイッチをオンにし、穿刺針の挿入をガイドするナビゲーションモードにする。

【0043】

ナビゲーションスイッチのオンの後、通電部１９からは一定時間、穿刺針２０に微弱な電流を流す。オペレータが、穿刺針２０の先端をプローブ１１上に設置した伝導体３５に接触させると電気回路が形成され、穿刺針２０を介して伝導体３５に電流が流れる。伝導体３５に電流が流れると、システム制御部１６は、穿刺針２０の針先が伝導体３５の位置にあることを認識し、前述した針長Ｌ０を自動的に算出する。

【0044】

図４に示すように、コントロールユニット３４は、センサ３２とセンサ３３の位置情報（トランスミッタ３１からの距離と方向を示す情報）を取得し、システム制御部１６に送る。これにより、システム制御部１６の演算部１６１は、トランスミッタ３１とセンサ３２間の距離Ｌ１、トランスミッタ３１とセンサ３３間の距離Ｌ２、及びセンサ３２とセンサ３３間の距離Ｌ３を算出する。また位置センサ３２と伝導体３５間の距離Ｌ４は、予め判明していることから、位置センサ３３と伝導体３５間の距離Ｌ０（穿刺針２０の位置センサ３３から針先までの針長Ｌ０）も算出できる。

【0045】

したがって、オペレータが穿刺針２０の先端を伝導体３５に当てるだけで、演算部１６１は穿刺針２０の針長Ｌ０を自動的に測定する。システム制御部１６は、針長Ｌ０の情報をもとに、図３における穿刺針の先端の位置にマークＭを表示するように制御し、マークＭの表示位置を的確なものとすることができる。

【0046】

またオペレータは、針長Ｌ０の情報を手入力する手間を省くことができ、検査中の操作を簡略化することができるため、オペレータの負荷を低減することができる。針長Ｌ０は、患部の深さに応じて変えるため、針長Ｌ０の情報を自動的に測定することで操作性を向上することができる。

【0047】

次に第１の実施形態に係る医用画像診断装置の変形例について説明する。図５は、第１の変形例における位置情報取得部３０の概略を示す構成図であり、伝導体３５に代えて感圧センサ４１を超音波プローブ１１に取り付けた例を示す。プローブ１１には位置センサ３２と感圧センサ４１が取り付けられ、位置センサ３２と感圧センサ４１間の距離Ｌ４は予め指定されている。感圧センサ４１は、穿刺針２０の先端部が予め設定した距離以内に近づいたとき（接触した）に反応する感応素子を構成する。

【0048】

図５に示すように、コントロールユニット３４は、センサ３２とセンサ３３の位置情報（トランスミッタ３１からの距離と方向を示す情報）を取得し、システム制御部１６に送る。これにより、システム制御部１６の演算部１６１は、トランスミッタ３１とセンサ３２，３３間の各距離Ｌ１，Ｌ２及びセンサ３２と３３間の距離Ｌ３を算出する。

【0049】

またオペレータが穿刺針２０の先端を感圧センサ４１に接触させ、軽く押しつけると、感圧サンセ４１が反応する。コントロールユニット３４は、感圧センサ４１の反応を受けて、穿刺針２０の針先が感圧センサ４１の位置にあることを認識する。位置センサ３２と感圧センサ４１間の距離Ｌ４は予め設定した距離にあることから、感圧センサ４１が針先を認識したことに応答して、演算部１６１は、自動的にセンサ３３と感圧センサ４１間の距離Ｌ０（穿刺針２０のセンサ３３から針先までの針長Ｌ０）を算出する。

【0050】

図６は、第２の変形例における位置情報取得部３０の概略を示す構成図であり、伝導体３５に代えて接近センサ４２を超音波プローブ１１に取り付けた例を示す。プローブ１１には位置センサ３２と接近センサ４２が取り付けられ、センサ３２と接近センサ４２間の距離Ｌ４は予め指定されている。接近センサ４２は、穿刺針２０の先端部が予め設定した距離以内に近づいたときに反応する感応素子を構成する。

【0051】

図６に示すように、コントロールユニット３４は、センサ３２とセンサ３３の位置情報（トランスミッタ３１からの距離と方向を示す情報）を取得し、システム制御部１６に送る。これにより、演算部１６１は、トランスミッタ３１とセンサ３２，３３間の各距離Ｌ１，Ｌ２、及びセンサ３２と３３間の距離Ｌ３を算出する。

【0052】

またオペレータが穿刺針２０の先端を接近センサ４２に近づけ、予め設定した接近距離Ｌ５以内に近づくと、接近センサ４２が反応する。コントロールユニット３４は、接近センサ４２の反応を受けて、針先が接近センサ４２に近づいたことを認識する。センサ３２と接近センサ４２間の距離Ｌ４は予め設定した距離にあることから、接近センサ４２が針先を認識したことに応答して、演算部１６１は、自動的にセンサ３３と接近センサ４２間の２点間距離Ｌ０’を算出する。穿刺針２０の先端は、実際には接近センサ４２に接触していないので、算出した距離Ｌ０’から接近距離Ｌ５を減算すれば、穿刺針２０のセンサ３３から針先までの針長Ｌ０を算出することができる。

【0053】

また他の変形例として、接近センサ４２に代えて３次元カメラを取り付けてもよい。プローブ１１には位置センサ３２と３次元カメラが取り付けられ、位置センサ３２の位置と３次元カメラの距離は予め指定されている。

【0054】

オペレータが穿刺針２０の先端を３次元カメラの正面に近づけると、３次元カメラは穿刺針２０の先端を画像認識し、コントロールユニット３４は、３次元カメラの画像認識結果をシステム制御部１６に伝える。システム制御部１６の演算部１６１は、３次元カメラに針先が接近距離以内に近づいたことを認識して、図６と同様に自動的に穿刺針２０のセンサ３３から針先までの針長を算出する。

【0055】

上述したように、第１の実施形態では、ナビゲーション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。またオペレータが手入力で針長の情報を入力する必要がなくなり、簡単に素早く設定することができる。

【0056】

（第２の実施形態）
次に第２の実施形態に係る医用画像診断装置について説明する。第２の実施形態に係る医用画像診断装置は、Ｘ線ＣＴ装置に関するものである。

【0057】

図７は、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置を示す構成図である。Ｘ線ＣＴ装置２００は、架台５０とコンピュータシステム６０から構成される。架台５０は、被検体Ｐに関する投影データを収集するもので、回転フレーム５１、Ｘ線管５２、Ｘ線検出器５３及びデータ収集部５４を含む。

【0058】

回転フレーム５１は、回転駆動するリングであり、Ｘ線管５２とＸ線検出器５３を搭載している。この回転フレーム５１の中央部分は開口しており、開口部に、寝台５６（図８）の天板５５に載置された被検体Ｐが挿入される。

【0059】

Ｘ線管５２には、Ｘ線の曝射に必要な電力（管電流、管電圧）が高電圧発生部６６（後述）からスリップリングを介して供給され、Ｘ線管５２は、有効視野領域内に載置された被検体Ｐに対してＸ線を曝射する。Ｘ線検出器５３は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出するものであり、Ｘ線管５２に対向して回転フレーム５１に取り付けられている。Ｘ線検出器５３は、例えばマルチスライスタイプの検出器であり、複数のＸ線検出素子が、チャンネル方向とスライス方向に２次元的に多列に配置されている。

【0060】

Ｘ線管５２とＸ線検出器５３を含むガントリ５０や、天板５５及び寝台５６は、被検体を撮影して医用画像を取得する撮影部を構成する。回転フレーム５１の回転により、Ｘ線管５２とＸ線検出器５３とが対向しながら、被検体Ｐの体軸をほぼ中心として回転することになる。また、回転フレーム５１の回転と同時に天板５５を被検体Ｐの体軸方向に沿うように移動制御すれば、螺旋状に被検体をスキャンする所謂ヘリカルスキャンが可能となる。

【0061】

データ収集部５４は、ＤＡＳ（Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）と呼ばれ、Ｘ線検出器５３からチャンネルごとに出力される信号を電圧信号に変換し、増幅してデジタル信号に変換する。このデジタルデータは、コンピュータシステム６０に送られる。

【0062】

コンピュータシステム６０は、データ処理部６１、システム制御部６２、操作部６３、表示部６４、Ｘ線制御部６５、高電圧発生部６６、架台・寝台制御部６７及び通電部６８を有する。データ処理部６１は、前処理部、再構成処理部、記憶部等を含み、データ収集部５４からの生データ（投影データ）を受け取り、前処理した後、再構成処理等を行う。

【0063】

データ処理部６１は、例えば複数種類の再構成法を装備し、オペレータによって選択された再構成法により画像データを再構成する。再構成された画像データは、ウィンドウ変換、ＲＧＢ処理等の表示のための画像処理を行う。また、データ処理部６１は、オペレータの指示に基づき、任意断面の断層像、任意方向からの投影像、３次元画像等の生成を行う。再構成処理した断層像データ等の画像データはデータ処理部６１内の記憶部に記憶する。

【0064】

システム制御部６２は、Ｘ線ＣＴ装置２００の全体的な制御を行い、スキャン処理、信号処理、画像表示処理等を行う。また穿刺のためのナビゲーション画像を生成する。またシステム制御部６２は演算部６２１を含む。操作部６３は、キーボードや各種スイッチ、マウス等を備え、オペレータによって観察したいスライスを選択したり、スライス厚やスライス数等の各種スキャン条件等を入力する。表示部６４は、データ処理部６１で処理した医用画像や穿刺のためのナビゲーション画像等をシステム制御部６２の制御のもとに表示する。

【0065】

Ｘ線制御部６５は、高電圧発生部６６を制御し、高電圧発生部６６は、スリップリングを介してＸ線の曝射に必要な電力をＸ線管５２に供給する。架台・寝台制御部６７は、回転フレーム５１を回転駆動するとともに、寝台５６（図８）や天板５５の移動制御を行う。また通電部６８は、穿刺針２０に対して電流を流したり、ラジオ波を供給する。

【0066】

さらにシステム制御部６２には、位置情報取得部３０が接続されている。位置情報取得部３０は、図１のものと同様にトランスミッタ３１（送信器）と、複数の位置センサ（受信器）３２，３３及びコントロールユニット３４を含む。またコントロールユニット３４は、伝導体３５に電流が流れたことを検出して、穿刺針２０の針先が伝導体３５の位置にあると自動的に判断する。

【0067】

図８は、第２の実施形態における位置情報取得部３０の配置を示す説明図であり、トランスミッタ３１と、位置センサ３２，３３と、伝導体３５の配置を示す。図８に示すように、トランスミッタ３１は、例えば、被検体Ｐが載置された寝台５６の近くの固定位置にあるポール７１等に取り付けられる。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、磁気センサでなる位置センサ３２，３３を配置している。尚、以下の説明では、位置センサ３２，３３を単にセンサと呼ぶこともある。

【0068】

センサ３２は、例えば寝台５６に固定した支持体７２に取り付けられ、センサ３３は、穿刺針２０の任意の位置に取り付けられる。また伝導体３５は、支持体７２に取り付けられ、センサ３２に対して予め設定した距離を置いた位置に取り付けている。

【0069】

コントロールユニット３４は、トランスミッタ３１を制御して磁気の送信を行う。またコントロールユニット３４は、トランスミッタ３１の位置を基準にして、位置センサ３２，３３からの位置情報を取得し、システム制御部６２に供給する。

【0070】

伝導体３５には、穿刺針２０の先端が接触可能であり、穿刺針２０の先端が伝導体３５に接触したときに穿刺針２０に通電部６８から微弱な電流を流す。コントロールユニット３４は、伝導体３５に電流が流れたことを検出して、穿刺針２０の針先が伝導体３５の位置にあると自動的に判断する。またシステム制御部６２の演算部６２１は、位置センサ３２，３３及び伝導体３５からの情報をもとに、穿刺針２０のセンサ３３から針先までの針長を計算する。

【0071】

図９は、位置情報取得部３０の概略を示す構成図であり、針長Ｌ０を算出する動作説明図を兼ねている。穿刺針２０にはアダプタ３８が取り付けられており、アダプタ３８にセンサ３３が固定されている。アダプタ３８は、センサ３３から見てどの方向に針先があるかが分かるように穿刺針２０に取り付けられ、図９の例では矢印Ａ方向が針先方向を示している。

【0072】

図９において、オペレータが、穿刺針２０の先端を支持体７２に設置した伝導体３５に接触させると電気回路が形成され、穿刺針２０を介して伝導体３５に電流が流れる。演算部６２１は、穿刺針２０の針先が伝導体３５の位置にあることを認識し、自動的にセンサ３３と針先との２点間距離Ｌ０を算出する。

【0073】

即ち、演算部６２１は、トランスミッタ３１とセンサ３２間の距離Ｌ１、トランスミッタ３１とセンサ３３間の距離Ｌ２、及びセンサ３２とセンサ３３間の距離Ｌ３を算出する。また位置センサ３２と伝導体３５間の距離Ｌ４は予め設定した距離にあることから、センサ３３と伝導体３５間の距離Ｌ０（穿刺針２０のセンサ３３から針先までの針長Ｌ０）も算出できる。

【0074】

したがって、オペレータが穿刺針２０の先端を伝導体３５に当てるだけで、演算部６２１は穿刺針２０のセンサ３３から針先までの針長Ｌ０を自動的に測定することができる。

【0075】

Ｘ線ＣＴ装置２００による穿刺針２０のナビゲーション処理は、例えば、オペレータが操作部６３を操作して、被検体Ｐを透視し、透視画像を観察して治療対象部位を決定する。次にオペレータは治療対象部位の撮影を行い、ボリュームデータを取得し、被検体のボリューム画像を再構成して表示部６４に表示する。そして表示画像を見ながら、オペレータはボリューム画像におけるターゲット（治療対象部位）を指定し、穿刺針２０の刺し位置を指定する。

【0076】

システム制御部６２は、穿刺針２０を刺す穿刺口及び穿刺方向、穿刺口から穿刺部位までの距離を算出する。ここでオペレータは、穿刺針２０を選択し、穿刺針２０の任意の位置（針長Ｌ０に相当する位置）にセンサ３３を取り付ける。そして穿刺針２０を伝導体３５に当てて伝導体３５に通電することにより、演算部６２１は、穿刺針２０のセンサ３３から針先までの針長Ｌ０を自動的に計算し、穿刺口から穿刺方向に見て距離Ｌ０に対応する位置に、穿刺針の先端を示すマークを表示する。

【0077】

また位置センサ３３からは、穿刺針２０の針先がどの方向に向いているかを示す情報を得ることができるため、穿刺針２０の穿刺口が決まれば、システム制御部６２は、穿刺のナビゲーション画像として、センサ３３から針先まで延びるガイド画像を表示し、針先の位置にマークを表示する。

【0078】

したがって、オペレータは、ガイド画像を見ながら穿刺針２０を穿刺部位（マーク）に向けて挿入し、穿刺針２０の先端から腫瘍部に、例えばラジオ波を照射して焼灼治療を行う。ラジオ波は通電部６８から穿刺針２０に対して供給する。

【0079】

第２の実施形態においても、システム制御部６２は、針長Ｌ０の情報をもとに、穿刺針の先端を示すマークを表示するように制御するため、マークの表示位置を的確なものとすることができる。またオペレータは、針長Ｌ０の情報を手入力する手間を省くことができ、検査中の操作を簡略化することができ、オペレータの負荷を低減することができる。

【0080】

尚、第２の実施形態では、伝導体３５に代えて、第１の実施形態の変形例で述べた感圧センサ４１、或いは接近センサ４２やカメラを用いることもできる。

【0081】

また第２の実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置について説明したが、穿刺針２０の針先と位置センサ３３間の針長を測定してナビゲートすることは、ＭＲＩ装置や、アンギオ装置のようなＸ線撮影装置、或いは他の医用画像診断装置に適用することができる。また穿刺針２０を被検体に挿入して患部を焼灼する例を説明したが、組織採取用の穿刺針を被検体に挿入して患部の組織を採取するような場合にも適用することができる。

【0082】

（センサ３３を取り付ける場所の変形例）
前記実施形態では、センサ３３を穿刺針２０に取り付けたが、センサ３３を取り付ける場所は、穿刺針２０に限定されず、穿刺針２０に対し予め定められた相対位置を有する場所であれば、例えば、ホルダ（図示しない）や超音波診断装置１００の本体１０などの場所であってもよい。このとき、例えば、針長情報取得部は、穿刺針の先端部を基準位置部材に当接させたときのセンサ３３の位置情報に基づき、さらに相対位置を参照して穿刺針２０の位置情報を求め、さらに、基準位置部材の位置情報を参照して、穿刺針の針長の情報を取得する。

【0083】

（第３の実施形態）
前記実施形態では、穿刺針２０の針長を取得する方法として、伝導体３５、感圧センサ４１、接近センサ４２やカメラを用いて、穿刺針２０の先端が所定位置に合わせられたことを検出したが、これに限定されない。伝導体３５等を用いずに、穿刺針の先端が所定位置に合わせられたとき、術者が入力部（図示しない）の操作により測定を指示することで、針長を取得する方法について以下に説明する。
穿刺術（穿刺治療）において、針長を簡便かつ正確に入力するために、実施形態の医用画像診断装置の構造は、（１）穿刺針における第１の位置に例えば磁力センサを設ける。（２）撮影部（医用画像診断装置における穿刺針の以外の手段の意味）に所定位置を設ける。（３）穿刺針の先端（針先）を所定位置に合わせる。（４）このとき、位置測定システムにより第１の位置、及び、所定位置を測定する。（５）測定された第１の位置、及び、所定位置に基づいて、第１の位置から所定位置までの距離である針長を求める。

【0084】

ここで、さらに、「位置測定システムにより所定位置を測定する」とは、位置測定システムにより所定位置を直接的に測定すること（これを「直接的測定」という。）、及び、所定位置以外の位置を測定し、その測定値から所定位置を求めること（これを、「間接的測定」という。）を含む。

【0085】

所定位置を直接的に測定するためには、所定位置に例えば磁力センサを設け、位置測定システムにより所定位置を測定すればよい。しかし、所定位置に設けられた磁力センサの何処に針先を合わせてよいか明確でないため、針先を合わせた位置が所定位置から外れると、針長が正確に測定できないおそれがある。そこで、磁力センサが設けられた位置と予め定められた位置関係を有する位置（後述する「第３の位置」をいう）を設け、その位置に針先を合わせることで、針長を正確に測定する。

【0086】

以下の第３の実施形態では、間接的測定について説明する。なお、穿刺針に磁力センサが設けられた位置を「第１の位置」、撮影部に磁力センサが設けられた位置を「第２の位置」、第２の位置と予め定められた位置関係を有する位置を「第３の位置」として説明する。ここで、「第１の位置」とは、第１の測定対象（後述する磁力センサ３１０）が設けられた位置をいう。また、「第２の位置」とは、第２の測定対象（後述する磁力センサ３２０）が設けられた位置をいう。

【0087】

さらに、第４の実施形態では、求められた針長に基づいて、ガイド情報を作成し、ガイド情報をエコー画像に重ねて表示させることについて説明する。

【0088】

次に、医用画像診断装置の第３の実施形態について各図を参照して説明する。図１０は、第３の実施形態に係る医用画像診断装置の構成ブロック図である。この実施形態では、医用画像診断装置として超音波診断装置を説明する。

【0089】

図１０は、超音波診断装置の構成ブロック図である。図１０に示すように、超音波診断装置は、超音波プローブ１１、位置測定システム３００（図１１参照）、針長情報取得部１００Ａ（図１１参照）、表示処理部１１８、及び、表示部２１を有する。超音波プローブ１１が「撮影部」の一例である。また、位置測定システム３００が「位置情報取得部」の一例である。

【0090】

（位置測定システム３００）
位置測定システム３００は、磁界発生源（トランスミッタ）３００ａと、磁界の変化を受ける磁力センサ３１０、３２０と、それらを制御するコントロールユニット３４０とを有する。なお、位置測定システム３００による測定は、ユーザが手動により、針先（穿刺針の先端）が第３の位置に当接させて、入力部（図示しない）の操作により、測定を指示したときに実行される。針長は、測定された結果に基づいて求められる。

【0091】

磁界発生源３００ａは超音波診断装置の周辺に設けられる。磁界発生源３００ａが設けられた位置がＸＹＺ座標の原点位置となる。磁界発生源３００ａは、３方向の直交コイルを有する。磁力センサ３１０、３２０は、３方向の直交コイルを有する。磁界発生源３００ａの３つのコイルを順に励磁すると、磁力センサ３１０、３２０の３つのコイルに順次起電力が発生する。
磁力センサ３１０はアダプタ（図示しない）を介して穿刺針の第１の位置に設けられる。
磁界発生源３００ａによる磁界の変化を受けた磁力センサ３１０からの信号（前述の起電力）を基に、第１の位置のＸＹＺ座標（ｘ_１、ｙ_１、ｚ_１）、及び、穿刺針の傾斜角（λ、μ、ω）が測定される。ここで、λ、μ、ωは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に対する穿刺針の傾斜角である。

【0092】

磁力センサ３２０は超音波プローブ１１の第２の位置に設けられる。磁界発生源３００ａによる磁界の変化を受けた磁力センサ３２０からの信号（前述の起電力）を基に、第２の位置のＸＹＺ座標（ｘ_２、ｙ_２、ｚ_２）、及び、超音波プローブ１１の傾き角度（θ、δ、φ）が測定される。超音波プローブ１１で第２の位置を原点とする座標をＵＶＷ座標とする。ここで、超音波プローブ１１の傾き角度とは、ＸＹＺ座標に対するＵＶＷ座標の傾きをいう。なお、ＵＶＷ座標をＸＹＺ座標に合わせるためには、ＵＶＷ座標をＵ軸、Ｖ軸、Ｗ軸回りにそれぞれθ、δ、φ回転させるものとする。「撮影部の傾き角度」の一例が「超音波プローブ１１の傾き角度」である。

【0093】

以上のように、位置測定システム３００により、穿刺針の第１の位置、及び、傾斜角、並びに、超音波プローブ１１の第２の位置、及び、傾き角度が測定される。超音波プローブ１１には、第２の位置と予め定められた位置関係を有する第３の位置が設けられる。位置関係は、記憶部１１６（後述する）に記憶される。

【0094】

〔針長情報取得部１００Ａ〕
次に、針長情報取得部１００Ａについて図１１を参照して説明する。図１１はガイド情報作成手段の構成ブロック図である。
図１１に示すように、針長情報取得部１００Ａは、第１の算出手段１１１、第２の算出手段１１２、第３の算出手段１１３、作成部１１５、及び、記憶部１１６を有する。針長情報取得部１００Ａは、位置測定システム３００に測定の指示をし、位置測定システム３００から測定値（第１の位置のＸＹＺ座標、穿刺針の傾斜角、第２の位置のＸＹＺ座標、超音波プローブ１１の傾き角度）を取得する。

【0095】

(記憶部１１６)
記憶部１１６には、第２の位置に対する第３の位置の位置関係が記憶される。ここで、位置関係は、第２の位置と第３の位置とを結ぶ直線の傾き角度（α、β、γ）、直線の長さＲ_１である。ここで、α、β、γは、ＵＶＷ座標系におけるＵ軸、Ｖ軸、Ｗ軸に対する直線の傾き角度である。

【0096】

（第１の算出手段１１１）
次に第１の算出手段１１１の一例について説明する。第１の算出手段１１１は、磁力センサ３２０が設けられた第２の位置のＸＹＺ座標（ｘ_２、ｙ_２、ｚ_２）、及び、第２の位置と第３の位置とを結ぶ直線の傾き角度（α、β、γ）、この直線の長さＲ_１を次の式（１）に代入することにより、第３の位置のＸＹＺ座標（ｘ_３、ｙ_３、ｚ_３）を求める。

【0097】

【数1】

ここで、θ、δ、φは、ＵＶＷ座標をＸＹＺ座標に合わせるように、ＵＶＷ座標をＵ軸、Ｖ軸、Ｗ軸回りにそれぞれ回転させたときの回転角度（撮影部の傾き角度）である。

【0098】

（第２の算出手段１１２）
次に第２の算出手段１１２の一例について説明する。第２の算出手段１１２は、求められた第３の位置の３次元座標（ｘ_３、ｙ_３、ｚ_３）、及び、測定された第１の位置の３次元座標（ｘ_１、ｙ_１、ｚ_１）により、次の式（２）に代入することにより、穿刺針の先端から第２の測定対象までの距離である針長Ｌを求める。

【0099】

【数2】

以上のように、位置測定システム３００による測定は、針先が第３の位置に当接されたときに実行される。針長Ｌは、測定された結果に基づいて求められる。

【0100】

（第３の算出手段１１３）
次に第３の算出手段１１３の一例について説明する。穿刺術のために、針先は第３の位置から外され、被検体に刺入される。穿刺術中、位置測定システム３００により、第１の位置のＸＹＺ座標、穿刺針の傾斜角が測定される。
第３の算出手段１１３は、第１の位置のＸＹＺ座標（ｘ_１１、ｙ_１１、ｚ_１１）、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に対する穿刺針の傾斜角λ、μ、ω、及び、針長Ｌを次の式（３）に代入することにより、針先の位置（ｘ_４、ｙ_４、ｚ_４）を求める。

【0101】

【数3】

【0102】

（作成部１１５）
針長情報取得部１００Ａは、作成部１１５を有する。作成部１１５は、描画用のソフトウェアを有し、このソフトウェアを起動し、第１の位置のＸＹＺ座標、穿刺針の傾斜角、針長、及び、上述する式（３）で表された関数を用いて求められた針先の位置をパラメータとして用いて、針先の位置の画像、焼灼目標範囲の画像を含む、針先を案内するためのガイド情報を作成する。

【0103】

（パラメータ）
次に、ガイド情報を作成する際に用いられるパラメータについて説明する。パラメータは、穿刺針の種別に対応づけられて記憶部１１６に予め記憶される。

【0104】

パラメータは、穿刺針の仕様を示し、焼灼目標範囲、針ガイドラインの色の濃さ、針ガイドラインの表示／非表示が含まれる。

【0105】

以下に、穿刺針の種別を単に「針種」という場合がある。針種とは、穿刺針の形態の種類、穿刺針の機能の種類、穿刺針が用いられる検査の種類（検査目的、検査部位を含む）を有する概念である。針種としては、例えば、穿刺針の先端の位置に一つの電極が設けられたモノポーラ型、及び、穿刺針の先端から所定長さ離れた部位に絶縁部を間にして二つの電極が設けられたバイポーラ型がある。

【0106】

「焼灼目標範囲」には、焼灼目標範囲の形、大きさ、中心位置が含まれる。焼灼目標範囲の「形」、「大きさ」、「中心位置」は、穿刺針の種別（針種）に応じて異なる。「形」に関し、モノポーラ型では円であり、バイポーラ型では楕円である。「大きさ」に関し、モノポーラ型では円における半径であり、バイポーラ型では、楕円における長軸及び短軸の長さである。

【0107】

「中心位置」は、モノポーラ型では、穿刺針の先端の位置（電極が設けられた位置）である。穿刺針の先端の位置は、前述したように第３の算出手段１１３により求められる。
さらに、「中心位置」は、バイポーラ型では、穿刺針の先端から所定長さ離れた位置（絶縁部が設けられた位置）である。穿刺針の先端から所定長さ離れた位置についても、第４の算出手段（図示しない）により求められる。

【0108】

なお、以下の実施形態では、穿刺針の種別（針種）がモノポーラ型であるとして、焼灼目標範囲の「形」、「大きさ」、「中心位置」を説明する。つまり、「形」は円となり、「中心位置」は穿刺針の先端の位置となる。

【0109】

「針ガイドラインの色の濃さ」は、ガイドライン下に表示される画像が見づらい場合に薄く表示したりするのに使われる。

【0110】

「針ガイドラインの表示／非表示」は、ガイドライン下に表示される画像が見やすいか見づらいかに応じて、ガイドラインを表示／非表示するときに使われる。

【0111】

作成部１１５は、第３の算出手段１１３により求められた穿刺針の先端の位置、記憶部１１６に予め記憶されたパラメータとしての焼灼目標範囲の「形」、「大きさ」を受けて、先端位置を中心とする所定半径の円（焼灼目標範囲）をガイド情報として作成する。

【0112】

作成部１１５は、第３の算出手段１１３により求められた穿刺針の先端の位置、及び、位置測定システムにより測定された穿刺針の第１の位置（磁力センサ３１０が設けられた位置）に基づいて、針ガイドラインをガイド情報として作成する。

【0113】

表示処理部１１８は、記憶部１１６に予め記憶されたパラメータとしての「針ガイドラインの色の濃さ」、「針ガイドラインの表示／非表示」、及び、作成部１１５により作成されたガイド情報（ここでは、針ガイドライン）を受けて、針ガイドラインＮＬを、撮影部により取得されたエコー画像ＥＧに重ねて表示部２１に表示／非表示させる。それにより、穿刺針を対象部位に正確かつ容易に刺入することが可能となる。

【0114】

穿刺術中、位置測定システム３００により、第１の位置のＸＹＺ座標（ｘ_１１、ｙ_１１、ｚ_１１）、穿刺針の傾斜角（λ、μ、ω）が測定される。穿刺術中、作成部１１５の描画用のソフトウェアは継続的に実行され、第１の位置のＸＹＺ座標（ｘ_１１、ｙ_１１、ｚ_１１）、穿刺針の傾斜角（λ、μ、ω）、針長Ｌ、及び、前記式（３）で表された関数を用いて求められた針先の位置を用いて、針先の位置の画像、焼灼目標範囲の画像が作成される。並行して、エコー画像ＥＧは、撮影部により取得される。図１２は、エコー画像ＥＧに重ねて表示されたガイド情報を示す図である。図１２において、エコー画像ＥＧの中に描出された針種の画像を白抜きの部分で示し、エコー画像ＥＧに重ねて表示された針ガイドラインＮＬを一点鎖線で示す。

【0115】

図１２に示すように、表示処理部１１８は、作成部１１５により作成された焼灼目標範囲の座標とエコー画像ＥＧが表示されるときの座標を合わせ、焼灼目標範囲をエコー画像ＥＧに重ねて表示部２１に表示させる。焼灼目標範囲が表示されることにより、焼灼目標範囲を対象部位に合わせ易くなる。図１２において、エコー画像ＥＧに重ねて表示された焼灼目標範囲ＴＲを示す。

【0116】

［動作］
次に、超音波診断装置の動作について図１３及び図１４を参照して説明する。図１３は、針長を算出するときの一連の流れを示すフローチャートである。

【0117】

図１３に示すように、先ず、針先を第３の位置に当接させる（ステップＳ１０１）。このとき、一方の手で超音波プローブ１１を持ち、他方の手で穿刺針を持ち、超音波プローブ１１と穿刺針とを相互に近づけながら、第３の位置に針先を当接させればよいので、当接させる作業が容易となる。次に、位置測定システム３００が第１の位置、第２の位置、及び、超音波プローブ１１（撮影部）の傾き角度を測定する（ステップＳ１０２）。

【0118】

以上の第１の位置、第２の位置、超音波プローブ１１の傾き角度の測定は、その順番を問わない。これらが測定された後に、針先を第３の位置から外してもよく、超音波プローブ１１の傾き角度を変えてもよい。

【0119】

次に、第１の算出手段１１１が第２の位置に対する第３の位置の位置関係を、記憶部１１６から取得する（ステップＳ１０３）。次に、第１の算出手段１１１が第２の位置、及び、超音波プローブ１１の傾き角度を取得する(ステップＳ１０４)。

【0120】

次に、第１の算出手段１１１が、第２の位置に対する第３の位置の位置関係、第２の位置、及び、超音波プローブ１１の傾き角度を前記式（１）に代入して、第３の位置を求める（ステップＳ１０５）。

【0121】

次に、第２の算出手段１１２が、第１の位置を取得する（ステップＳ１０６）。次に、第２の算出手段１１２が、第２の位置及び第３の位置を前記式（２）に代入して、針長を求める（ステップＳ１０７）。

【0122】

針長を求めるための予備測定では、針先を第３の位置に当接させ、位置測定システム３００により第１の位置、第２の位置、超音波プローブ１１の傾き角度が測定され、測定結果に基づいて、し、針長を求めた。しかし、予備測定後の本測定では、針先は第３の位置から外される。本測定では、位置測定システム３００により、第１の位置、穿刺針の傾斜角が測定され、測定結果に基づいて、針先の位置が求められ、作成部１１５により針先ガイド情報が作成され、針先ガイド情報が表示部２１に表示される。

【0123】

次に、針長が算出されたときから針先ガイド情報を医用画像（エコー画像）に重ねて表示するまでの一連の動作について図１４を参照して説明する。図１４は、針長が算出されてから針先ガイド情報が表示されるまでの一連の流れを示すフローチャートである。図１４に示すように、針長が算出され（ステップＳ３０１）、その後に、位置測定システム３００が第１の位置のＸＹＺ座標、及び、穿刺針の傾斜角を測定する(ステップＳ３０２)。

【0124】

次に、第３の算出手段１１３は、針長、第１の位置のＸＹＺ座標、及び、穿刺針の傾斜角を前記式（３）に代入することで、針先の位置を求める(ステップＳ３０３)。次に、作成部１１５は、求められた針先の位置、及び、第１の位置のＸＹＺ座標に基づいて、針ガイドラインを針先ガイド情報として作成する（ステップＳ３０４）。このとき、針先ガイド情報としての焼灼目標範囲（その中心位置、形状、大きさを含む）が作成される。

【0125】

次に、表示処理部１１８は、焼灼目標範囲の座標をエコー画像ＥＧが表示されるときの座標に変換させる（ステップＳ３０５）。次に、表示処理部１１８は、焼灼目標範囲をエコー画像ＥＧに重ねて表示部２１に表示させる（ステップＳ３０６）。

【0126】

（第４の実施形態）
次に、医用画像診断装置の第２実施形態について図１、図１５〜図２１を参照して説明する。なお、第４の実施形態において、第３の実施形態と同じ構成については同一番号を付してその説明を省略し、異なる構成について主に説明する。

【0127】

第３の実施形態においては、第２の位置に対し１つの第３の位置が設けられるため、第２の位置に対する第３の位置の位置関係は１つであった。第３の位置が１つであると、針長を求めるとき、その第３の位置に常に針先を当接させる必要があるため、第３の位置が設けられた所によっては、針先を当接し難い状況が生じるという問題がある。そのため、複数の第３の位置を設け、複数の第３の位置のうちから、針先を当接し易い所を選び、その所に針先を当接するようにすれば、針先を当接し難い状況を回避することが可能となる。

【0128】

第４の実施形態では、第２の位置に対し複数の第３の位置が設けられる。そのため、第２の位置に対する第３の位置の位置関係は、複数である。つまり、複数の位置関係のうちいずれか１つに特定できなければ、第１の算出手段１１１は、位置関係に基づいて、第３の位置を求めることができない。

【0129】

第４の実施形態では、複数の位置関係があるとき、そのうちから１つの位置関係を取得する方法について図１５〜図１９を参照して説明する。図１５は、傾斜針の傾斜角と第３の位置との対応関係を示す図、図１６は、第２の位置と第３の位置との位置関係を取得するときの一連の流れを示すフローチャート、図１７は、針先を第３の位置に当接させた穿刺針の一例を示す図、図１８は針先を第３の位置に当接させたときの穿刺針の傾斜角の一例を示す図、図１９は、第２の位置と第３の位置との位置関係を示す図である。

【0130】

第３の位置と穿刺針の傾斜角との対応関係は、記憶部１１６に予め記憶される。図１６に示すように、位置測定システム３００は、針先を第３の位置に当接させたときの穿刺針の傾斜角を測定する（ステップＳ２０１）。

【0131】

図１７及び図１８に示すように、針先が第３の位置に当接されるとき、位置測定システム３００は穿刺針の傾斜角ωを測定する。

【0132】

第１の算出手段１１１は、ＸＹ平面に対する傾斜角ωが−１５°〜１５°の範囲であるとき、図１５に示す対応関係を参照して、超音波プローブ１１の音響放射面の中央位置である第３の位置を取得する（ステップＳ２０２）。

【0133】

次に、第１の算出手段１１１は、取得した第３の位置を受けて、図１９に示す第２の位置と第３の位置との位置関係を取得する（ステップＳ２０３）。このとき、第２の位置と第３の位置とを結ぶ直線の傾き角度は、α１、β１、γ１、及び、直線の長さは、Ｒ１である。

【0134】

以上に、第３の位置を求めるとき、参照される位置関係の一例について説明した。次に、位置関係の他の例について説明する。図２０は、針先を第３の位置に当接させた穿刺針の他の例を示す図、図２１は、針先を第３の位置に当接させたときの穿刺針の傾斜角の他の例を示す図である。

【0135】

図２０及び図２１に示すように、針先が第３の位置に当接されるとき、位置測定システム３００は穿刺針の傾斜角ωを測定する。第１の算出手段１１１は、ＸＹ平面に対する傾斜角ωが７５°〜１０５°、あるいは、−７５°〜１０５°の範囲であるとき、図１５に示す対応関係を参照して、超音波プローブ１１のマークの位置である第３の位置を取得する（ステップＳ２０２）。

【0136】

次に、第１の算出手段１１１は、取得した第３の位置を受けて、図１９に示す第２の位置と第３の位置との位置関係を取得する（ステップＳ２０３）。このとき、第２の位置と第３の位置とを結ぶ直線の傾き角度は、α２、β２、γ２、及び、直線の長さは、Ｒ２である。

【0137】

前記実施形態では、医用画像診断装置として超音波診断装置の例を示し、撮影部として超音波プローブ１１の例を示したが、これに限らない。例えば、医用画像診断装置の他の例としてＸ線ＣＴ装置がある。Ｘ線ＣＴ装置における撮影部の例として、被検体が載置される寝台装置がある。このとき、寝台装置に、第２の位置及び第３の位置が設けられることになる。

【0138】

さらに、穿刺針に設けられた第１の位置、及び、超音波プローブ１１に設けられた第２の位置を測定する測定手段の一例として、位置測定システム３００を示したが、第１の位置及び第２の位置の３次元座標及び超音波プローブ１１の傾き角度を測定可能なものであれば、どのようなものであってもよい。

【0139】

さらに、第２の位置と予め定められた位置関係を有する第３の位置に針先を当接させたが、第２の位置に針先を当接させてもよいことはいうまでもない。このとき、第３の位置は第２の位置と等しくなる。

【0140】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これら実施形態は、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。これら新規な実施形態は、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。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。

【符号の説明】

【0141】

１００ 医用画像診断装置（超音波診断装置）
１０ 医用画像診断装置の本体
１１ 超音波プローブ（支持体）
１６ システム制御部
１６１ 演算部
２０ 穿刺針
２１ 表示部
２２ 操作部
３０ 位置情報取得部
３１ トランスミッタ
３２，３３ 位置センサ
３４ コントロールユニット
３５ 伝導体（感応素子）
３８ アダプタ
４１ 感圧センサ（感応素子）
４２ 接近センサ（感応素子）
２００ 医用画像診断装置（Ｘ線ＣＴ装置）
６２ システム制御部
６２１ 演算部
７２ 支持体
１００Ａ 針長情報取得部
１１１ 第１の算出手段
１１２ 第２の算出手段
１１３ 第３の算出手段
１１５ 作成部
１１６ 記憶部
１１８ 表示処理部
３００ 位置測定システム（位置情報取得部）
３００ａ 磁界発生源（トランスミッタ）
３１０ 磁力センサ
３２０ 磁力センサ
３３０ 第３の位置
３４０ コントロールユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】