2022-161844 医用画像処理装置、医用画像診断装置、超音波診断装置、医用画像処理方法及び医用画像処理プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022161844

(43)【公開日】2022-10-21

(54)【発明の名称】医用画像処理装置、医用画像診断装置、超音波診断装置、医用画像処理方法及び医用画像処理プログラム

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/14 20060101AFI20221014BHJP

   A61B 6/03 20060101ALI20221014BHJP

   A61B 5/055 20060101ALI20221014BHJP

【ＦＩ】

A61B8/14

A61B6/03 377

A61B6/03 360G

A61B5/055 380

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022051511

(22)【出願日】2022-03-28

(31)【優先権主張番号】202110381101.8

(32)【優先日】2021-04-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(71)【出願人】

【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】110001771

【氏名又は名称】弁理士法人虎ノ門知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】ザォウ スゥン

(72)【発明者】

【氏名】嶺 喜隆

(72)【発明者】

【氏名】シャオ チリン

(72)【発明者】

【氏名】ゴォ パンジェ

【テーマコード（参考）】

4C093

4C096

4C601

【Ｆターム（参考）】

4C093AA25

4C093DA02

4C093FD08

4C093FF37

4C093FF42

4C093FF46

4C096AA18

4C096AB36

4C096AD14

4C096DC33

4C096DC36

4C096DC37

4C601BB03

4C601EE11

4C601GA18

4C601GA25

4C601JC08

4C601JC21

4C601LL33

(57)【要約】

【課題】レジストレーションを短時間で行うこと。
【解決手段】本実施形態に係る医用画像処理装置は、第１取得部と、断面決定部と、第２取得部と、断面検出部と、断面取得部と、レジストレーション部と、を備える。前記第１取得部は、被検体の検査部位の第１ボリュームデータを取得する。前記断面決定部は、前記検査部位における断面を決定する。前記第２取得部は、前記被検体の前記検査部位の第２ボリュームデータを取得する。前記断面検出部は、前記第１ボリュームデータにおける前記断面を自動的に検出する。前記断面取得部は、前記第２ボリュームデータにおける前記断面を取得する。前記レジストレーション部は、前記第１ボリュームデータにおける前記断面と前記第２ボリュームデータにおける前記断面に基づいて、前記第１ボリュームデータと前記第２ボリュームデータとをレジストレーションする。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被検体の検査部位の第１ボリュームデータを取得する第１取得部と、
前記検査部位における断面を決定する断面決定部と、
前記被検体の前記検査部位の第２ボリュームデータを取得する第２取得部と、
前記第１ボリュームデータにおける前記断面を自動的に検出する断面検出部と、
前記第２ボリュームデータにおける前記断面を取得する断面取得部と、
前記第１ボリュームデータにおける前記断面と前記第２ボリュームデータにおける前記断面とに基づいて、前記第１ボリュームデータと前記第２ボリュームデータとをレジストレーションするレジストレーション部と、
を備える医用画像処理装置。

【請求項2】

前記断面決定部は、前記検査部位の複数の代表的な解剖面から１つの断面を選択して、前記検査部位における前記断面として決定する、
請求項１に記載の医用画像処理装置。

【請求項3】

前記断面検出部は、前記第１ボリュームデータから同一の直線上に位置しない少なくとも３つの解剖点を自動的に検出し、前記少なくとも３つの解剖点の位置する断面を前記第１ボリュームデータにおける前記断面とする、
請求項２に記載の医用画像処理装置。

【請求項4】

前記レジストレーション部は、
レジストレーションアルゴリズムを用いて前記レジストレーションを行い、
前記少なくとも３つの解剖点の情報を用いて、前記レジストレーションアルゴリズムにおけるレジストレーションパラメータを初期化させ、
前記第１ボリュームデータ及び前記第２ボリュームデータにおける前記少なくとも３つの解剖点の近傍に位置する点に対して付加的な重みを付けるように、前記第１ボリュームデータと前記第２ボリュームデータとの類似度を算出し、前記レジストレーションを行うためのマトリックスを出力する、
請求項３に記載の医用画像処理装置。

【請求項5】

前記第１ボリュームデータにおける前記断面を表示する表示部をさらに備え、
前記断面取得部は、表示された前記第１ボリュームデータにおける前記断面に基づいて前記第２ボリュームデータにおける前記断面を取得する、
請求項１～４のいずれか一項に記載の医用画像処理装置。

【請求項6】

前記第１ボリュームデータは三次元ＣＴボリュームデータ又は三次元ＭＲボリュームデータであり、
前記第２ボリュームデータは三次元ＵＳボリュームデータである、
請求項１～５のいずれか一項に記載の医用画像処理装置。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか一項に記載の医用画像処理装置、
を備える医用画像診断装置。

【請求項8】

請求項６に記載の医用画像処理装置を備え、超音波プローブを用いて、前記第２ボリュームデータを取得する、
超音波診断装置。

【請求項9】

被検体の検査部位の第１ボリュームデータを取得し、
前記検査部位における断面を決定し、
前記被検体の前記検査部位の第２ボリュームデータを取得し、
前記第１ボリュームデータにおける前記断面を自動的に検出し、
前記第２ボリュームデータにおける前記断面を取得し、
前記第１ボリュームデータにおける前記断面と前記第２ボリュームデータにおける前記断面とに基づいて、前記第１ボリュームデータと前記第２ボリュームデータとをレジストレーションする、
ことを含む医用画像処理方法。

【請求項10】

被検体の検査部位の第１ボリュームデータを取得し、
前記検査部位における断面を決定し、
前記被検体の前記検査部位の第２ボリュームデータを取得し、
前記第１ボリュームデータにおける前記断面を自動的に検出し、
前記第２ボリュームデータにおける前記断面を取得し、
前記第１ボリュームデータにおける前記断面と前記第２ボリュームデータにおける前記断面とに基づいて、前記第１ボリュームデータと前記第２ボリュームデータとをレジストレーションする、
処理をコンピュータに実行させる医用画像処理プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書及び図面に開示の実施形態は、医用画像処理装置、医用画像診断装置、超音波診断装置、医用画像処理方法及び医用画像処理プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

医学画像イメージング分野において、検査又は治療を行う際に、被検体の検査部位について、検査又は治療における該検査部位の三次元画像データと検査又は治療前に取得された三次元画像データとをレジストレーション（registration）する必要がある。即ち、位置合わせを行う必要がある。

【0003】

例えば、被検体の検査部位に対して診断や外科手術を行う前に、通常は、良好な解剖環境を有する三次元ＣＴ又はＭＲボリュームデータを取得するために、該被検体の検査部位に対してＣＴ（Computed Tomography；コンピュータ断層撮影）又はＭＲ（Magnetic Resonance；磁気共鳴）走査を予め行う。次に、被検体の検査部位に対して診断や外科手術を行う際に、リアルタイムな三次元ＵＳボリュームデータを取得するために、該被検体の検査部位に対して三次元ＵＳ（Ultra-Sonic；超音波）走査を行う。その後、三次元ＣＴ又はＭＲボリュームデータと三次元ＵＳボリュームデータとをレジストレーションする。これにより、診断や外科手術を行う場合、検査部位のリアルタイムな三次元ＵＳボリュームデータの解剖面に対して、それに対応する鮮明度に優れた三次元ＣＴ又はＭＲボリュームデータにおける解剖面を高速に探し出すことができ、医師が正確に分析して判断しやく、正確な診断を行うか、或いは外科手術において正確な処理を行うことができる。

【0004】

ここで、三次元ＣＴ又はＭＲボリュームデータと三次元ＵＳボリュームデータとのレジストレーション方法について、外科手術を行う場合を例として説明する。検査部位の三次元ＣＴ又はＭＲボリュームデータを取得し、且つ手術において該検査部位の三次元ＵＳボリュームデータを取得した際に、検査部位に対して手術を行う際に取得した手術情報に基づいてレジストレーション基準である目標構造を決定し、三次元ＣＴ又はＭＲボリュームデータから該目標構造を人為的に探し出す。その後、ＵＳプローブを操作して、三次元ＣＴ又はＭＲボリュームデータから探し出した目標構造に類似した構造を三次元ＵＳボリュームデータから探し出し、探し出したこの２つの構造を基準として三次元ＣＴ又はＭＲボリュームデータと三次元ＵＳボリュームデータとのレジストレーションを行う。

【0005】

しかし、医師は人工的に三次元ＣＴ又はＭＲボリュームデータから目標構造を正確に探し出すことが困難であるため、通常、三次元ＣＴ又はＭＲボリュームデータから探し出した該目標構造と三次元ＵＳボリュームデータから探し出した類似構造との間には大きなずれが存在する。また、レジストレーション演算で用いられる初期変換パラメータは目標構造と類似構造に基づいて算出されたものであるので、該初期変換パラメータは正確なものではない。正確な初期変換パラメータを取得するために、目標構造及びその類似構造を常に探す必要があるので、レジストレーションに要する時間が長くなってしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１４－２３９７３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、レジストレーションを短時間で行うことである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決される課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本実施形態に係る医用画像処理装置は、第１取得部と、断面決定部と、第２取得部と、断面検出部と、断面取得部と、レジストレーション部と、を備える。前記第１取得部は、被検体の検査部位の第１ボリュームデータを取得する。前記断面決定部は、前記検査部位における断面を決定する。前記第２取得部は、前記被検体の前記検査部位の第２ボリュームデータを取得する。前記断面検出部は、前記第１ボリュームデータにおける前記断面を自動的に検出する。前記断面取得部は、前記第２ボリュームデータにおける前記断面を取得する。前記レジストレーション部は、前記第１ボリュームデータにおける前記断面と前記第２ボリュームデータにおける前記断面に基づいて、前記第１ボリュームデータと前記第２ボリュームデータとをレジストレーションする。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、第１実施形態に係る医用画像処理装置の構成を示すブロック図である。

【図2】図２は、第１実施形態のレジストレーション処理のフローチャートである。

【図3】図３は、第１実施形態の心臓を検査対象とする場合のレジストレーション処理のフローチャートである。

【図4】図４は、心臓の三次元ＣＴボリュームデータから４ＣＨ面を探し出す方法を説明するための模式図である。

【図5A】図５Ａは、三次元ＣＴボリュームデータから得られた４ＣＨ面を示す図である。

【図5B】図５Ｂは、三次元ＵＳボリュームデータから得られた４ＣＨ面を示す図である。

【図6】図６は、第２実施形態の心臓を検査対象とする場合のレジストレーション処理のフローチャートである。

【図7】図７は、第３実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。

【図8】図８は、第３実施形態に係る超音波診断装置の処理回路の構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照して、実施形態に係る医用画像処理装置、医用画像診断装置、超音波診断装置、医用画像処理方法及び医用画像処理プログラムを説明する。なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、以下の実施形態に限定されるものではない。また、一つの実施形態に記載した内容は、原則として他の実施形態にも同様に適用可能である。

【0011】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る医用画像処理装置１の構成を示すブロック図である。例えば、図１に示すように、医用画像処理装置１は、入力インターフェース１０２と、ディスプレイ１０３と、記憶回路１５０と、処理回路１６０とを有する。

【0012】

入力インターフェース１０２は、種々の設定などを行うためのトラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力回路、及び音声入力回路等によって実現される。入力インターフェース１０２は、処理回路１６０に接続されており、操作者から受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路１６０に出力する。

【0013】

ディスプレイ１０３は、処理回路１６０に接続され、処理回路１６０から出力される各種情報及び各種画像データを表示する。例えば、ディスプレイ１０３は、液晶モニタやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）モニタ、タッチパネル等によって実現される。例えば、ディスプレイ１０３は、操作者の指示を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）や、種々の表示画像、処理回路１６０による種々の処理結果を表示する。ディスプレイ１０３は、表示部の一例である。

【0014】

記憶回路１５０は、処理回路１６０に接続され、各種データを記憶する。例えば、記憶回路１５０は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子や、ハードディスク、光ディスク等によって実現される。また、記憶回路１５０は、処理回路１６０によって実行される各処理機能に対応するプログラムを記憶する。

【0015】

処理回路１６０は、入力インターフェース１０２を介して操作者から受け付けた入力操作に応じて、医用画像処理装置１が有する各構成要素を制御する。処理回路１６０は、本実施形態に係る医用画像処理装置として機能する。

【0016】

例えば、処理回路１６０は、プロセッサによって実現される。図１に示すように、処理回路１６０は、三次元ＣＴボリュームデータ取得機能１１と、断面決定機能１２と、三次元ＵＳボリュームデータ取得機能１３と、断面検出機能１４と、断面取得機能１５と、レジストレーション機能１６と、を実行する。ここで、図１に示す処理回路１６０の構成要素である三次元ＣＴボリュームデータ取得機能１１、断面決定機能１２、三次元ＵＳボリュームデータ取得機能１３、断面検出機能１４、断面取得機能１５、レジストレーション機能１６が実行する各処理機能は、例えば、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で医用画像処理装置１の記憶回路１５０に記録されている。処理回路１６０は、各プログラムを記憶回路１５０から読み出し、実行することで各プログラムに対応する処理機能を実現するプロセッサである。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路１６０は、図１の処理回路１６０内に示された各機能を有することとなる。

【0017】

次に、処理回路１６０が実行する三次元ＣＴボリュームデータ取得機能１１、断面決定機能１２、三次元ＵＳボリュームデータ取得機能１３、断面検出機能１４、断面取得機能１５、レジストレーション機能１６の処理内容について説明する。

【0018】

三次元ＣＴボリュームデータ取得機能１１は、被検体の検査部位の三次元ＣＴボリュームデータを取得する。ここで、被検体に対して検査又は治療を行う前に、検査部位の状况を全面的に知るために、通常は、検査部位に対して三次元走査を行うことにより、検査部位の、良好な解剖環境を有する明瞭な三次元ＣＴ（コンピュータ断層撮影）ボリュームデータ等を取得する必要がある。例えば、三次元ＣＴボリュームデータ取得機能１１は、被検体の検査部位に対してＣＴ走査を予め行うことによって三次元ＣＴボリュームデータを取得する。具体的には、三次元ＣＴボリュームデータ取得機能１１は、例えばメモリで構成され、Ｘ線ＣＴ装置により生成された被検体の検査部位の三次元ＣＴボリュームデータを記憶することにより、被検体の検査部位の三次元ＣＴボリュームデータを取得する。なお、三次元ＣＴボリュームデータ取得機能１１は、第１取得部の一例であり、三次元ＣＴボリュームデータは、第１ボリュームデータの一例である。

【0019】

ここで、該検査部位は、心臓、肝臓、前立腺などの一器官であってもよいが、肝臓を含む腹部などの１つの身体部位であってもよい。

【0020】

断面決定機能１２は、被検体の検査部位における断面を決定する。該断面は、検査部位の複数の代表的な解剖面のうちの１つの断面である。通常、検査部位の代表的な解剖面は、複数存在する。検査部位が心臓である場合、その代表的な解剖面は、４ＣＨ（チャンバー）面、３ＣＨ面、及び２ＣＨ面などである。検査部位が腹部である場合、その代表的な解剖面は、肋間面（intercostal plane）、肋下面（subcostal plane）などである。そこで、断面決定機能１２は、検査部位の複数の代表的な解剖面から１つの断面を選択して、検査部位における断面として決定する。なお、断面決定機能１２は、断面決定部の一例である。

【0021】

三次元ＵＳボリュームデータ取得機能１３は、被検体の検査部位の三次元ＵＳボリュームデータを取得する。例えば、被検体の検査部位に対して手術を行う時、検査部位に対してＵＳ走査を行うことによって、手術を支援する場合がある。検査部位に対してＵＳ（Ultra-Sonic；超音波）走査を行う場合、三次元ＵＳボリュームデータ取得機能１３は、被検体の検査部位の三次元ＵＳボリュームデータを取得する。なお、三次元ＵＳボリュームデータ取得機能１３は、第２取得部の一例であり、三次元ＵＳボリュームデータは、第２ボリュームデータの一例である。

【0022】

断面検出機能１４は、三次元ＣＴボリュームデータにおける、断面決定機能１２により決定された断面を自動的に検出する。例えば、断面検出機能１４は、三次元ＣＴボリュームデータにおける複数の解剖点に基づいて、断面決定機能１２により決定された断面を自動的に検出する。ここで、複数の解剖点を基に断面を検出する具体例については後述する。なお、断面検出機能１４は、断面検出部の一例である。

【0023】

断面取得機能１５は、三次元ＵＳボリュームデータにおける、断面決定機能１２により決定された断面を取得する。例えば、断面決定機能１２により決定された断面を断面検出機能１４が三次元ＣＴボリュームデータにおいて検出した場合、断面取得機能１５は、該断面を参照して、三次元ＵＳボリュームデータから、該断面に類似した断面を探し出す（取得する）ことができる。断面取得機能１５は、断面決定機能１２により決定された断面を断面検出機能１４が自動的に検出する前に、該断面を取得することもできる。この場合、医師は、自分の経験でＵＳプローブを平行移動させるか、或いは回転させることで、断面決定機能１２により決定された断面を探し出し、断面取得機能１５によって該断面を取得することができる。なお、断面取得機能１５は、断面取得部の一例である。

【0024】

レジストレーション機能１６は、三次元ＣＴボリュームデータにおける、断面検出機能１４により検出された断面と、三次元ＵＳボリュームデータにおける、断面取得機能１５により取得された断面とに基づいて、検査部位の三次元ＣＴボリュームデータと三次元ＵＳボリュームデータとをレジストレーションする。具体的には、レジストレーション機能１６は、三次元ＣＴボリュームデータにおける断面検出機能１４により検出された断面の位置と三次元ＵＳボリュームデータにおける断面取得機能１５により取得された断面の位置をレジストレーションの基準位置として、検査部位の三次元ＣＴボリュームデータと三次元ＵＳボリュームデータとをレジストレーションする。なお、レジストレーション機能１６は、レジストレーション部の一例である。

【0025】

また、処理回路１６０において、断面取得機能１５は、断面検出機能１４により自動的に検出された三次元ＣＴボリュームデータにおける断面をディスプレイ１０３に表示させてもよい。断面取得機能１５は、ディスプレイ１０３に表示された三次元ＣＴボリュームデータにおける断面に基づいて、三次元ＵＳボリュームデータにおける対応断面を取得する。具体的には、医師（ユーザ）は、ディスプレイ１０３に表示された三次元ＣＴボリュームデータにおける断面を参照して、被検体の検査部位に対してＵＳ走査を行うことで、断面取得機能１５は、三次元ＵＳボリュームデータ取得機能１３により取得された三次元ＵＳボリュームデータにおける複数の断面から、三次元ＣＴボリュームデータにおける断面と類似度が最も高い断面を対応断面として選択する。

【0026】

以下、図２を参照して、検査部位の三次元ＣＴボリュームデータと三次元ＵＳボリュームデータとのレジストレーションプロセスを説明する。

【0027】

図２のステップＳ１は、処理回路１６０が記憶回路１５０から三次元ＣＴボリュームデータ取得機能１１に対応するプログラムを呼び出して実行されるステップである。ステップＳ１において、医師（ユーザ）が被検体の検査部位に対してＣＴ走査を行うことで、三次元ＣＴボリュームデータ取得機能１１は、被検体の検査部位の三次元ＣＴボリュームデータを取得する。

【0028】

図２のステップＳ２は、処理回路１６０が記憶回路１５０から断面決定機能１２に対応するプログラムを呼び出して実行されるステップである。ステップＳ２において、検査部位の類型、例えば心臓、肝臓、前立腺、又は腹部などについて、断面決定機能１２は、該検査部位における１つの代表的な解剖面を決定する。

【0029】

図２のステップＳ３は、処理回路１６０が記憶回路１５０から断面検出機能１４に対応するプログラムを呼び出して実行されるステップである。ステップＳ３において、断面検出機能１４は、ステップＳ２にて決定された検査部位の代表的な解剖面について、ステップＳ１にて取得された三次元ＣＴボリュームデータにおける複数の解剖点に基づいて、該解剖面を自動的に検出する。断面検出機能１４は、検出した解剖面をディスプレイ１０３に表示させる。

【0030】

図２のステップＳ４は、処理回路１６０が記憶回路１５０から三次元ＵＳボリュームデータ取得機能１３及び断面取得機能１５に対応するプログラムを呼び出して実行されるステップである。ステップＳ４において、医師が被検体の検査部位に対してＵＳ走査を行うことで、三次元ＵＳボリュームデータ取得機能１３は、検査部位の三次元ＵＳボリュームデータを取得する。そして、医師が経験で、或いはディスプレイ１０３に表示された解剖面を参照して、ＵＳ走査を行うことによって、断面取得機能１５は、ステップＳ３にて検出された解剖面に対応する解剖面（対応断面）を取得する。例えば、ステップＳ３にて検出された解剖面が患者（被検体）の心臓の４ＣＨ面である場合、該ステップＳ４において、心臓の三次元ＵＳボリュームデータにおける４ＣＨ面を取得する。

【0031】

図２のステップＳ５は、処理回路１６０が記憶回路１５０からレジストレーション機能１６に対応するプログラムを呼び出して実行されるステップである。ステップＳ５において、レジストレーション機能１６は、ステップＳ３にて検出された三次元ＣＴボリュームデータにおける解剖面、及び、ステップＳ４にて取得された三次元ＵＳボリュームデータにおける解剖面を基準として、三次元ＣＴボリュームデータと三次元ＵＳボリュームデータとをレジストレーションする。

【0032】

図２に示す例では、まず、ステップＳ３において、断面検出機能１４が三次元ＣＴボリュームデータにおける断面を自動的に検出し、その後に、ステップＳ４において、断面取得機能１５が三次元ＵＳボリュームデータにおける対応断面を取得するが、ステップＳ３とステップＳ４との処理の順番を逆にすることもできる。即ち、まず、ステップＳ４において、ステップＳ２にて決定された検査部位の代表的な解剖面について、医師が被検体の検査部位に対してＵＳ走査を行うことで三次元ＵＳボリュームデータ取得機能１３が検査部位の三次元ＵＳボリュームデータを取得すると共に、断面取得機能１５が代表的な解剖面を取得し、その後、ステップＳ３において、断面検出機能１４が、ステップＳ１にて取得された三次元ＣＴボリュームデータから、対応する該解剖面を自動的に検出する。

【0033】

以下、図３を参照して、心臓を例として、三次元ＣＴボリュームデータと三次元ＵＳボリュームデータとのレジストレーションプロセスを具体的に説明する。ここで、図３のステップＳ１０１、Ｓ１０２～Ｓ１０３、Ｓ１０４～Ｓ１０６、Ｓ１０７、Ｓ１０８は、それぞれ、図２のステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５に相当する。

【0034】

医師（ユーザ）は、心臓に対する手術中に、心臓に対してＵＳ走査を行いながら、ＵＳ走査画像に対応するＣＴ画像又はＭＲ画像を参照することにより、病変部位を正確に判断する必要がある。本実施形態では、ＣＴ画像を参照することを例として説明する。

【0035】

例えば、医師は、患者（被検体）の心臓に対して手術を行う前に、予め患者の心臓に対してＣＴ走査を行うことにより、患者の心臓の明瞭な三次元ＣＴボリュームデータを得る必要がある。そこで、ステップＳ１０１において、医師が被検体の検査部位に対してＣＴ走査を行うことで、三次元ＣＴボリュームデータ取得機能１１は、患者の心臓の三次元ＣＴボリュームデータを取得する。

【0036】

次に、医師は、患者の心臓に対して手術を行う際、ＵＳ走査を行う前に、ＵＳ検査類型、例えば心臓、前立腺、腹部などの類型から目標ＵＳ検査類型を選択する必要がある。そこで、ステップＳ１０２において、断面決定機能１２は、目標ＵＳ検査類型を選択する。具体的には、断面決定機能１２は、心臓、前立腺、腹部などの類型から目標ＵＳ検査類型の選択を受け付ける画面をディスプレイ１０３に表示させる。例えば、本実施形態では、医師は、目標ＵＳ検査類型として、心臓を選択する。

【0037】

次に、ステップＳ１０３において、医師が患者の心臓を選択した場合、断面決定機能１２は、候補断面リストから目標断面を選択する。具体的には、断面決定機能１２は、４ＣＨ面、３ＣＨ面、２ＣＨ面などの複数の代表的な解剖面のうちの１つの代表的な解剖面の選択を受け付ける候補断面リストをディスプレイ１０３に表示させる。本実施形態では、医師は、１つの代表的な解剖面として、候補断面リストから、心臓の収縮能を評価できる４ＣＨ面を選択する。この場合、断面決定機能１２は、医師が選択した４ＣＨ面を目標断面として決定する。

【0038】

次に、４ＣＨ面を探し出すために、ステップＳ１０４において、断面検出機能１４は、既存の画像分析アルゴリズムによって、患者の心臓の三次元ＣＴボリュームデータにおける複数の解剖点として、少なくとも３つの解剖点を探し出す。具体的には、図４に示すように、断面検出機能１４は、当該三次元ＣＴボリュームデータから僧帽弁点（Mitral Valve）Ｍ、心尖点（LV Apex）Ａ及び房室結合点（junction points）Ｊを探し出す。僧帽弁点Ｍ、心尖点Ａ及び房室結合点Ｊは、同一の直線上に位置しない３つの解剖点である。なお、本実施形態では、探し出す解剖点として、３つの解剖点を例に挙げているが、例えば、探し出す解剖点は３つ以上であってもよい。また、本実施形態では、断面（平面）から解剖点を探し出すことを例に挙げているが、例えば、曲面から解剖点を探し出してもよい。

【0039】

次に、ステップＳ１０５において、断面検出機能１４は、僧帽弁点Ｍ及び心尖点Ａの位置に基づいて長軸ベクトルＶ１を算出し、さらに長軸ベクトルＶ１及び房室結合点Ｊの位置に基づいて短軸ベクトルＶ２を算出する。

【0040】

次に、ステップＳ１０６において、断面検出機能１４は、長軸ベクトルＶ１及び短軸ベクトルＶ２に基づいて、患者の心臓の三次元ＣＴボリュームデータの断面を特定し、特定された断面を４ＣＨ面として検出する。そして、断面検出機能１４は、検出した４ＣＨ面をディスプレイ１０３に表示させる。例えば、断面検出機能１４は、検出した４ＣＨ面として、図５Ａに示すような４ＣＨ面をディスプレイ１０３に表示させる。

【0041】

次に、ステップＳ１０７において、医師が患者の心臓に対するＵＳ走査を行うことで、三次元ＵＳボリュームデータ取得機能１３は、当該患者の心臓の三次元ＵＳボリュームデータを取得する。そして、医師が、ディスプレイ１０３に表示された三次元ＣＴボリュームデータにおける４ＣＨ面を参照して、ＵＳ走査を行うことによって、断面取得機能１５は、三次元ＵＳボリュームデータ取得機能１３によって取得された三次元ＵＳボリュームデータから、三次元ＣＴボリュームデータにおける４ＣＨ面に類似する断面をディスプレイ１０３に表示させる。例えば、断面取得機能１５は、三次元ＣＴボリュームデータにおける４ＣＨ面に類似する断面として、図５Ｂに示すような断面をディスプレイ１０３に表示させる。これにより、医師は、三次元ＣＴボリュームデータにおける４ＣＨ面に対応する断面（対応断面）を探し出すことで、断面取得機能１５は、医師が探し出した断面を、三次元ＵＳボリュームデータにおける４ＣＨ面として取得する。

【0042】

最後に、ステップＳ１０８において、レジストレーション機能１６は、三次元ＣＴボリュームデータにおける４ＣＨ面、及び、三次元ＵＳボリュームデータにおける４ＣＨ面を基準として、三次元ＣＴボリュームデータ及び三次元ＵＳボリュームデータをレジストレーションする。

【0043】

これにより、第１実施形態に係る医用画像処理装置１では、患者の心臓に対して手術を行う際に、超音波プローブ走査時に示された断面について、それに対応する明瞭なＣＴ画像を速やかに探し出すことができ、速やかで正確に判断するように医師を支援することができ、手術効率を大幅に向上させることができる。

【0044】

また、第１実施形態に係る医用画像処理装置１では、患者の心臓の三次元ＣＴボリュームデータにおいて、同一の直線上に位置しない３つの解剖点である僧帽弁点Ｍ、心尖点Ａ及び房室結合点Ｊに基づいて長軸ベクトルＶ１及び短軸ベクトルＶ２を特定し、そして長軸ベクトルＶ１及び短軸ベクトルＶ２に基づいて当該三次元ＣＴボリュームデータにおける４ＣＨ面を特定している。ここで、同一の直線上に位置しない３つの解剖点である僧帽弁点Ｍ、心尖点Ａ及び房室結合点Ｊに基づいて、直接、三次元ＣＴボリュームデータにおける４ＣＨ面を特定すること、つまり、この３つの解剖点の位置する断面を三次元ＣＴボリュームデータにおける４ＣＨ面として特定することもできる。

【0045】

また、第１実施形態に係る医用画像処理装置１では、自動的に検出された三次元ＣＴボリュームデータにおける４ＣＨ面を参照して、三次元ＵＳボリュームデータから、該４ＣＨ面に類似した面を探し出して三次元ＵＳボリュームデータにおける４ＣＨ面としている。ここで、自動的に検出された三次元ＣＴボリュームデータにおける４ＣＨ面を参照せずに、医師は自分の経験で三次元ＵＳボリュームデータにおける４ＣＨ面を探し出すこともできる。

【0046】

また、第１実施形態に係る医用画像処理装置１では、患者の心臓の三次元ＣＴボリュームデータを予め取得し、その後に取得された該三次元ＣＴボリュームデータと患者の心臓の三次元ＵＳボリュームデータとをレジストレーションするものを例として説明したが、これに限定されない。例えば、三次元ＭＲボリュームデータも良好な解剖環境を有し、明瞭な三次元ボリュームデータであるため、患者の心臓の三次元ＭＲボリュームデータを予め取得し、その後に取得された該三次元ＭＲボリュームデータと心臓の三次元ＵＳボリュームデータとをレジストレーションすることもできる。

【0047】

（第２実施形態）
以下、図６を用いて、医用画像処理装置１の第２実施形態について説明する。図６においても、心臓を例として、三次元ＣＴボリュームデータと三次元ＵＳボリュームデータとのレジストレーションプロセスを説明する。

【0048】

なお、第２実施形態においては、第１実施形態と同一の部分についての説明を省略する。第２実施形態におけるステップＳ２０１～ステップＳ２０８は第１実施形態におけるステップＳ１０１～ステップＳ１０８と同一であるため、説明を省略する。第２実施形態に係る医用画像処理装置１では、レジストレーションアルゴリズムを用いて、点群のレジストレーションを行う。

【0049】

ステップＳ２０９において、レジストレーション機能１６は、ステップＳ２０４にて探し出した僧帽弁点Ｍ、心尖点Ａ及び房室結合点Ｊの情報を用いて、レジストレーションアルゴリズムにおけるレジストレーションパラメータを初期化させる。

【0050】

ステップＳ２１０において、レジストレーション機能１６は、レジストレーションアルゴリズムを実行させ、三次元ＣＴボリュームデータ及び三次元ＵＳボリュームデータにおける僧帽弁点Ｍ、心尖点Ａ及び房室結合点Ｊの近傍に位置する点に対して付加的な重みを付けるように、三次元ＣＴボリュームデータと三次元ＵＳボリュームデータとの対応点の類似度を算出する。

【0051】

ステップＳ２１１において、レジストレーション機能１６は、三次元ＣＴボリュームデータと三次元ＵＳボリュームデータとの間の変換マトリックスを出力し、該変換マトリックスを用いて三次元ＣＴボリュームデータと三次元ＵＳボリュームデータとをさらにレジストレーションする。

【0052】

このように、第２実施形態に係る医用画像処理装置１では、三次元ＣＴボリュームデータ及び三次元ＵＳボリュームデータにおける僧帽弁点Ｍ、心尖点Ａ及び房室結合点Ｊの近傍に位置する点に対して付加的な重みを付ける。即ち、第２実施形態に係る医用画像処理装置１では、三次元ＣＴボリュームデータ及び三次元ＵＳボリュームデータにおける３つの点の近傍に位置する点に対して他の点より高い重みを付ける。これにより、第２実施形態に係る医用画像処理装置１では、三次元ＣＴボリュームデータと三次元ＵＳボリュームデータとの対応点の類似度を算出し、レジストレーションアルゴリズムの精度をより高くすることで、三次元ＣＴボリュームデータと三次元ＵＳボリュームデータとの間の精確なレジストレーションを図ることができる。

【0053】

第１実施形態及び第２実施形態に係る医用画像処理装置１は、上述した形態に限られるものではない。例えば、処理回路１６０は、医用画像処理装置１とは別に設置されたワークステーションでもよい。この場合、ワークステーションが、処理回路１６０と同様の処理回路を有し、上述した処理を実行する。

【0054】

また、例えば、医用画像処理装置１は、被検体の検査部位の三次元ＣＴボリュームデータ又は三次元ＭＲボリュームデータを生成する医用画像診断装置に組み込まれてもよい。医用画像診断装置は、例えば、Ｘ線ＣＴ装置、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）装置等を含む。例えば、医用画像処理装置１がＸ線ＣＴ装置に組み込まれている場合、Ｘ線ＣＴ装置の処理回路１６０において、三次元ＣＴボリュームデータ取得機能１１は、医用画像診断装置内で生成された三次元ＣＴボリュームデータを取得し、三次元ＵＳボリュームデータ取得機能１３は、超音波診断装置により生成された三次元ＵＳボリュームデータを取得する。

【0055】

（第３実施形態）
第１実施形態及び第２実施形態に係る医用画像処理装置である処理回路１６０は、超音波診断装置に設けられてもよい。

【0056】

図７は、第３実施形態に係る超音波診断装置２の構成を示すブロック図である。図７に示すように、第３実施形態における超音波診断装置２は、超音波診断装置２の本体である装置本体２００と、超音波プローブ２０１と、入力装置２０２と、ディスプレイ２０３とを有する。超音波プローブ２０１、入力装置２０２、及びディスプレイ２０３は、装置本体２００に接続される。

【0057】

超音波プローブ２０１は、複数の振動子（例えば、圧電振動子）を有し、これら複数の振動子は、後述する装置本体２００が有する送受信回路２１０から供給される駆動信号に基づき超音波を発生する。また、超音波プローブ２０１が有する複数の振動子は、被検体Ｐからの反射波を受信して電気信号に変換する。また、超音波プローブ２０１は、振動子に設けられる整合層と、振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材等を有する。また、超音波プローブ２０１には、当該超音波プローブ２０１の位置情報を取得するための磁気センサが取り付けられている。

【0058】

入力装置２０２は、操作者が操作可能な入力デバイスと、入力デバイスからの信号を入力する入力回路とを含む。入力デバイスは、トラッキングボール、スイッチ、マウス、キーボード、操作面に触れることで入力操作を行うタッチパネル、表示画面とタッチパネルとが一体化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力デバイス、及び音声入力デバイス等により実現される。入力デバイスが操作者により操作される場合、入力回路は、当該操作に対応する信号を生成して処理回路に出力する。

【0059】

ディスプレイ２０３は、液晶モニタやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）モニタ、タッチパネル等によって実現される。ディスプレイ２０３は、超音波診断装置２の操作者が入力装置２０２を用い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、装置本体２００において生成されたＵＳ（超音波）画像データ等を表示したりする。ディスプレイ２０３は、表示部の一例である。

【0060】

装置本体２００は、超音波プローブ２０１が受信した反射波信号に基づいてＵＳ画像データを生成する装置であり、図７に示すように、送受信回路２１０と、信号処理回路２２０と、画像生成回路２３０と、画像メモリ２４０と、記憶回路２５０と、処理回路２６０とを有する。送受信回路２１０、信号処理回路２２０、画像生成回路２３０、画像メモリ２４０、記憶回路２５０、及び処理回路２６０は、相互に通信可能に接続される。

【0061】

送受信回路２１０は、超音波プローブ２０１による超音波の送信を制御する。例えば、送受信回路２１０は、処理回路２６０の指示に基づいて、振動子ごとに所定の送信遅延時間が付与されたタイミングで超音波プローブ２０１に上述の駆動信号（駆動パルス）を印加する。これにより、送受信回路２１０は、超音波がビーム状に集束された超音波ビームを超音波プローブ２０１に送信させる。また、送受信回路２１０は、超音波プローブ２０１による反射波信号の受信を制御する。反射波信号は、上述のように、超音波プローブ２０１から送信された超音波が被検体Ｐの体内組織で反射された信号である。例えば、送受信回路２１０は、処理回路２６０の指示に基づいて、超音波プローブ２０１が受信した反射波信号に所定の遅延時間を与えて加算処理を行う。これにより、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。

【0062】

信号処理回路２２０は、送受信回路２１０が受信した反射波信号に対して各種の信号処理を行う。例えば、信号処理回路２２０は、反射波信号に対して各種の信号処理を行うことによって、サンプル点（観測点）ごとの信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。また、信号処理回路２２０は、移動体のドプラ効果に基づく運動情報を走査領域内の各サンプル点で抽出したデータ（ドプラデータ）を生成する。

【0063】

画像生成回路２３０は、信号処理回路２２０により各種の信号処理が行われたデータから、画像データ（ＵＳ画像）を生成したり、ＵＳ画像に対する各種の画像処理等を行ったりする。例えば、画像生成回路２３０は、二次元（two-dimensional；２Ｄ）のＢモードデータから、反射波の強度を輝度で表した二次元ＵＳ画像を生成する。また、画像生成回路２３０は、二次元のドプラデータから、血流情報が映像化された二次元ＵＳ画像を生成する。

【0064】

ここで、画像生成回路２３０は、超音波プローブ２０１による超音波の走査形態に応じて座標変換を行うことで、表示用のＵＳ画像を生成する。例えば、Ｂモードデータ及びドプラデータは、スキャンコンバート処理前のＵＳ画像データであり、画像処理回路２４０が生成するデータは、スキャンコンバート処理後の表示用のＵＳ画像データである。すなわち、画像生成回路２３０は、スキャンコンバート処理前の二次元ＵＳ画像データから、表示用の二次元ＵＳ画像データを生成する。更に、画像生成回路２３０は、信号処理回路２２０が生成した三次元（three-dimensional；３Ｄ）のＢモードデータに対して座標変換を行うことで、三次元ＵＳ画像を生成する。また、画像生成回路２３０は、信号処理回路１２０が生成した三次元のドプラデータに対して座標変換を行うことで、三次元ＵＳ画像を生成する。更に、画像生成回路２３０は、ボリュームデータをディスプレイ２０３にて表示するための各種の二次元ＵＳ画像を生成するために、ボリュームデータに対してレンダリング処理を行う。

【0065】

画像生成回路２３０は、ＵＳ画像や、各種の画像処理を行ったＵＳ画像を、画像メモリ２４０に格納する。画像メモリ２４０及び記憶回路２５０は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（Flash Memory）等の半導体メモリ素子、又は、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置などである。

【0066】

処理回路２６０は、超音波診断装置２の処理全体を制御する。具体的には、処理回路２６０は、入力装置２０２を介して操作者から入力された各種設定要求や、記憶回路２５０から読込んだ各種制御プログラム及び各種データに基づき、送受信回路２１０、信号処理回路２２０、画像生成回路２３０及び画像メモリ２４０の処理を制御する。処理回路２６０は、画像生成回路２３０により生成された表示用のＵＳ画像、又は、画像メモリ２４０が記憶した表示用のＵＳ画像をディスプレイ２０３にて表示するように制御する。

【0067】

例えば、処理回路２６０は、プロセッサによって実現される。図８に示すように、処理回路２６０は、三次元ＣＴボリュームデータ取得機能１１、断面決定機能１２、三次元ＵＳボリュームデータ取得機能１３、断面検出機能１４、断面取得機能１５、レジストレーション機能１６を実行する。処理回路２６０の三次元ＣＴボリュームデータ取得機能１１、断面決定機能１２、三次元ＵＳボリュームデータ取得機能１３、断面検出機能１４、断面取得機能１５、レジストレーション機能１６は、それぞれ、図１の処理回路１６０の三次元ＣＴボリュームデータ取得機能１１、断面決定機能１２、三次元ＵＳボリュームデータ取得機能１３、断面検出機能１４、断面取得機能１５、レジストレーション機能１６に対応する。すなわち、超音波診断装置２は、図１の処理回路１６０に対応する処理回路２６０を備え、超音波プローブ２０１を用いて、三次元ＵＳボリュームデータを取得する。

【0068】

上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ(Graphics Processing Unit)、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサが例えばＣＰＵである場合、プロセッサは、図１の記憶回路１５０、又は、図７の記憶回路２５０に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。一方、プロセッサが例えばＡＳＩＣである場合、図１の記憶回路１５０、又は、図７の記憶回路２５０にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込まれる。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図１、図７における複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。

【0069】

上述した実施形態で図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行われる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、或いは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。

【0070】

また、上記実施形態で説明した処理方法（医用画像処理方法）は、予め用意されたプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することによって実現することができる。このプログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。また、このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な非一時的な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。

【0071】

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、レジストレーションを短時間で行うことができる。

【0072】

なお、幾つかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として示したものであり、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。これらの実施形態及びその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、技術案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】

【0073】

１１ 三次元ＣＴボリュームデータ取得機能
１２ 断面決定機能
１３ 三次元ＵＳボリュームデータ取得機能
１４ 断面検出機能
１５ 断面取得機能
１６ レジストレーション機能
１６０ 処理回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】