特開 2024-110700 超音波診断装置

(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】P2024110700

(43)【公開日】2024-08-16

(54)【発明の名称】超音波診断装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/14 20060101AFI20240808BHJP

【ＦＩ】

A61B8/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023015439

(22)【出願日】2023-02-03

(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】110001380

【氏名又は名称】弁理士法人東京国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】泉 実教

(72)【発明者】

【氏名】村松 拓

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 智子

(72)【発明者】

【氏名】高松 勝幸

(72)【発明者】

【氏名】小役丸 貴士

(72)【発明者】

【氏名】穐山 充男

【テーマコード（参考）】

4C601

【Ｆターム（参考）】

4C601BB03

4C601DD01

4C601DD14

4C601EE11

4C601FF03

4C601GA18

4C601GA21

4C601GA25

4C601JB34

4C601JC20

4C601KK02

4C601KK21

4C601KK31

(57)【要約】

【課題】被検体の血管に関する情報を簡便に参照可能とすること。
【解決手段】実施形態に係る超音波診断装置は、外観画像取得部と、３次元画像取得部と、血管画像抽出部と、画像合成部と、表示制御部と、を備える。外観画像取得部は、血管透析の対象となる被検体の外観を撮影した外観画像を取得する。３次元画像取得部は、被検体内部の複数のフレーム画像と、各フレーム画像の位置情報とを含む３次元画像を取得する。血管画像抽出部は、３次元画像から、被検体内部における血管を表す血管画像を抽出する。画像合成部は、外観画像と、血管画像とを、互いの位置を合わせて合成する。表示制御部は、合成した画像を表示部に表示させる。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

血管透析の対象となる被検体の外観を撮影した外観画像を取得する外観画像取得部と、
前記被検体内部の複数のフレーム画像と、各フレーム画像の位置情報とを含む３次元画像を取得する３次元画像取得部と、
前記３次元画像から、前記被検体内部における血管を表す血管画像を抽出する血管画像抽出部と、
前記外観画像と、前記血管画像とを、互いの位置を合わせて合成する画像合成部と、
合成した画像を表示部に表示させる表示制御部と、
を備える超音波診断装置。

【請求項2】

前記３次元画像を用いて、前記複数のフレーム画像における血管の径、体表からの深さ、及び、他の血管への距離を含む血管データを計算する血管データ計算部と、
前記血管データに基づいて、前記複数のフレーム画像における血管から、穿刺推奨位置を特定する穿刺位置特定部と、
をさらに備え、
前記表示制御部は、前記穿刺推奨位置を前記表示部に表示させる、
請求項１に記載の超音波診断装置。

【請求項3】

前記血管の径、及び、体表からの深さに基づいて、前記血管画像に色を付ける血管画像色付け部をさらに備える、
請求項１に記載の超音波診断装置。

【請求項4】

前記３次元画像取得部は、前記３次元画像の任意の位置において直交する３方向の断面画像を生成し、
前記表示制御部は、前記断面画像を前記表示部に表示させる、
請求項１に記載の超音波診断装置。

【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、超音波診断装置に関する。

【背景技術】

【0002】

血管透析の際には、被検体の血管の超音波検査が行われており、ＶＡ（Vascular Access）管理、及び、穿刺へのサポートを目的としたシェーマレポートが作成されている。シェーマレポートには、血管走行をマッピングしたシェーマ、血管の深さ、径、血管壁内部の情報、血管周囲の浮腫や炎症の情報等が詳細に記載され、これらの記載は正確な穿刺に寄与している。

【0003】

その一方で、シェーマレポートは、血管に関する多くの情報を記述する必要があり、また、経時的観察に繰り返し用いられるため、正確なマッピングが要求される。このため、シェーマレポートを作成するのに長時間を要するという問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００２－２３８８９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

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、被検体の血管に関する情報を簡便に参照可能とすることである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限らない。後述する各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付けることもできる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態に係る超音波診断装置は、外観画像取得部と、３次元画像取得部と、血管画像抽出部と、画像合成部と、表示制御部と、を備える。外観画像取得部は、血管透析の対象となる被検体の外観を撮影した外観画像を取得する。３次元画像取得部は、被検体内部の複数のフレーム画像と、各フレーム画像の位置情報とを含む３次元画像を取得する。血管画像抽出部は、３次元画像から、被検体内部における血管を表す血管画像を抽出する。画像合成部は、外観画像と、血管画像とを、互いの位置を合わせて合成する。表示制御部は、合成した画像を表示部に表示させる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、実施形態１に係る超音波診断システムの構成を示すブロック図。

【図2】図２は、実施形態１に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図。

【図3】図３は、実施形態１に係る超音波診断装置の処理概要を示すフローチャート。

【図4】図４は、ステップＳ１の、３次元画像を取得する処理の詳細を示すフローチャート。

【図5】図５は、実施形態１に係る磁気センサユニット、カメラ、及び、プローブの配置例を示す図。

【図6】図６は、実施形態１に係る３次元画像の例を示す図。

【図7】図７は、ステップＳ２の、穿刺推奨位置を計算し、表示する処理の詳細を示すフローチャート。

【図8】図８は、実施形態１に係る血管パラメータの計算方法の例を示す図。

【図9】図９は、実施形態１に係る血管パラメータの計算方法の例を示す図。

【図10】図１０は、実施形態１に係る血管の色分けの例を示す図。

【図11】図１１は、実施形態１に係る撮影画像と３次元画像の方向合わせ及びレンダリングの例を示す図。

【図12】図１２は、実施形態１に係る撮影画像とレンダリング画像との第１の合成方法の例を示す図。

【図13】図１３は、実施形態１に係る撮影画像とレンダリング画像との第２の合成方法の例を示す図。

【図14】図１４は、実施形態１に係るシェーマレポート画面の例を示す図。

【図15】図１５は、実施形態１に係る断面画像の表示方法の例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照しながら、超音波診断装置の実施形態について詳細に説明する。

【0009】

〔実施形態１〕
実施形態１は、超音波診断装置１の構成及び処理に関する。図１は、実施形態１に係る超音波診断システム１００の構成を示すブロック図である。
超音波診断システム１００は、超音波診断装置１、磁気センサユニット２、カメラ３、及び、プローブ４を備えている。超音波診断装置１は、磁気センサユニット２からカメラ３及びプローブ４の位置情報を受信し、カメラ３から被検体の撮影画像を受信し、プローブ４から被検体内部のエコー信号を受信し、位置情報、撮影画像及びエコー信号から被検体に関する画像データを生成し、当該画像データをディスプレイ１０に表示させる。

【0010】

磁気センサユニット２は、磁気を用いてトランスミッタ２１に対する磁気センサ２２の相対位置の取得を可能とする。カメラ３は、被検体をスキャンするプローブ４を撮影し、撮影した画像データを超音波診断装置１に送信する。プローブ４は、超音波診断装置１から指示を受けて超音波を発生させ、被検体に送信するとともに、被検体の生体内から反射した超音波（エコー）を受信し、当該エコーに応じたエコー信号を超音波診断装置１に送信する。

【0011】

図１に示すように、磁気センサユニット２は、トランスミッタ２１、磁気センサ２２、及び、制御装置２３を備えている。トランスミッタ２１は、磁気を発生することにより、周辺に磁場を発生させる。磁気センサ２２は、カメラ３及びプローブ４に設置される。磁気センサ２２は、トランスミッタ２１による磁場の大きさ及び方向を検出し、当該磁場の大きさ及び方向を制御装置２３に送信する。

【0012】

制御装置２３は、カメラ３及びプローブ４に設置された磁気センサ２２から、検出した磁場の大きさ及び方向を受信し、当該磁場の大きさ及び方向からトランスミッタ２１に対する磁気センサ２２の相対位置（例えば、トランスミッタ２１の位置を原点とする３次元座標）を算出し、当該磁気センサ２２の相対位置をカメラ３及びプローブ４の位置情報として超音波診断装置１に送信する。例えば、トランスミッタ２１から約１ｍの範囲内の磁気センサ２２について、トランスミッタ２１からの距離及び方向が測定可能である。

【0013】

図２は、実施形態１に係る超音波診断装置１の構成を示すブロック図である。図２に示すように、超音波診断装置１は、ディスプレイ１０、入力部１１、超音波送信部１２、エコー信号受信部１３、位置情報取得部１４、カメラ通信部１５、データ格納部１６、制御部１７、撮影画像取得機能１８、３次元画像構築機能１９、血管画像抽出機能１１０、血管パラメータ計算機能１１１、穿刺位置特定機能１１２、血管画像色付け機能１１３、血管レンダリング機能１１４、画像合成機能１１５、レポート表示機能１１６、及び、ＭＰＲレンダリング機能１１７を備えている。

【0014】

１０～１５の各部は、他とのインタフェースを担う部分である。ディスプレイ１０は、例えば、液晶ディスプレイ、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイ等の一般的な表示出力装置により構成される。ディスプレイ１０は、表示部の一例である。入力部１１は、ユーザ操作を受け付ける。入力部１１は、例えば、操作ボタンを含む操作卓である。超音波送信部１２は、接続されたプローブ４に超音波を送信する指示を出力する。プローブ４は、上記の指示に応じて超音波を被検体に向けて送信し、被検体内で反射されたエコー信号を受信する。エコー信号受信部１３は、プローブ４で受信されたエコー信号を、プローブ４から取得する。

【0015】

位置情報取得部１４は、超音波診断装置１と接続された磁気センサユニット２からカメラ３及びプローブ４の位置情報を取得する。カメラ通信部１５は、超音波診断装置１とＵＳＢ等により接続されたカメラ３に撮影指示を送信し、カメラ３から撮影した画像データを受信する。

【0016】

データ格納部１６は、制御部１７の指示により、データを記憶し、または、記憶したデータを読み出す。データ格納部１６は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置である。データ格納部１６は、記憶部の一例である。

【0017】

制御部１７は、超音波診断装置１全体を制御する。制御部１７は、データ格納部１６に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各画像を生成し、表示させる処理を実行するプロセッサである。

【0018】

１８～１１７の各機能は、制御部１７がプログラムを実行することによって実現される。撮影画像取得機能１８は、血管透析の対象となる被検体の腕（外観）を撮影した撮影画像を取得する機能を含む。撮影画像は、外観画像の一例である。３次元画像構築機能１９は、プローブ４の位置情報、及び、プローブ４からの超音波画像（エコー信号）を用いて、被検体内部の複数のフレーム画像（１フレームの超音波画像）と、各フレーム画像の位置情報とを含む３次元画像を構築（取得）する機能を含む。血管画像抽出機能１１０は、３次元画像から被検体内部における血管の分枝及び走行を表す血管画像を抽出する機能を含む。

【0019】

血管パラメータ計算機能１１１は、３次元画像を用いて、複数のフレーム画像における血管の径、体表からの深さ、及び、他の血管への距離を含む血管パラメータを計算する。血管パラメータは、血管データの一例である。また、血管パラメータ計算機能１１１は、既存の技術を使用して、３次元画像の中の血管が動脈か又は静脈かを判定する機能を含む。血管パラメータ計算機能１１１は、例えば、血管に拍動があれば動脈であり、血管に拍動がなければ静脈であると判定する。

【0020】

穿刺位置特定機能１１２は、血管パラメータに基づいて、複数のフレーム画像における血管から、穿刺推奨位置を特定し、被検体内部の血管画像に穿刺推奨位置を示すマークを付与する機能を含む。穿刺推奨位置は、血管透析の際に針を刺すのに推奨される位置である。血管画像色付け機能１１３は、血管が動脈か又は静脈か、血管の径、及び、体表からの深さに基づいて、血管画像に色を付ける機能を含む。

【0021】

血管レンダリング機能１１４は、３次元画像から血管部分をレンダリングする機能を含む。画像合成機能１１５は、被検体の腕の撮影画像と、３次元画像からレンダリングされた血管部分の画像とを、互いの位置を合わせて合成する機能を含む。レポート表示機能１１６は、合成した画像をディスプレイ１０のシェーマレポート画面に表示させる機能を含む。レポート表示機能１１６は、穿刺位置特定機能１１２が特定した穿刺推奨位置をディスプレイ１０のシェーマレポート画面に表示させる機能をさらに含む。ＭＰＲレンダリング機能１１７は、３次元画像の任意の位置において直交する３方向の断面画像を生成（取得）し、レンダリングを実施する機能を含む。

【0022】

図３は、実施形態１に係る超音波診断装置１の処理概要を示すフローチャートである。
ステップＳ１で、超音波診断装置１は、ユーザが、磁気センサ２２が設置されたプローブ４を用いて被検体の腕をスキャンした結果として、腕内部の複数のフレーム画像と、各フレーム画像の位置情報とを含む３次元画像を取得する。

【0023】

ステップＳ２で、超音波診断装置１は、３次元画像から血管を表す血管画像を抽出し、穿刺推奨位置を特定し、ディスプレイ１０のシェーマレポート画像上に表示させる。超音波診断装置１は、血管の径、体表からの深さ、他の血管との距離を含む血管パラメータを表示させてもよい。また、超音波診断装置１は、血管が動脈か又は静脈か、血管の径、及び、体表からの深さに応じて色分けした血管の画像を表示させてもよい。

【0024】

ステップＳ３で、超音波診断装置１は、被検体の腕の撮影画像上でユーザがカーソルで指定した位置において直交する３方向の断面画像をディスプレイ１０に表示させる。

【0025】

図４は、図３のステップＳ１の、３次元画像を取得する処理の詳細を示すフローチャートである。図５は、実施形態１に係る磁気センサユニット２、カメラ３、及び、プローブ４の配置例を示す図である。

【0026】

図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、被検体の腕の鉛直上方向にカメラ３が配置され、カメラ３に磁気センサ２２が設置される。プローブ４にも磁気センサ２２が設置される。ユーザは、被検体の腕のスキャン開始位置にプローブ４を置く。続いて、ユーザは、超音波診断装置１の入力部１１に配置されているシェーマ作成ボタンを押下する。
シェーマ作成ボタンの押下を契機にして、超音波診断装置１の制御部１７が処理を開始する。図４に従って、以下に、当該処理の詳細を説明する。

【0027】

ステップＳ１１で、制御部１７は、入力部１１からシェーマ作成ボタンの押下を示す信号を受信する。当該信号の受信により、制御部１７は、シェーマ作成ボタンが押下されたことを検出して、ステップＳ１２及びＳ１３の処理を実行する。

【0028】

ステップＳ１２で、制御部１７の撮影画像取得機能１８は、カメラ通信部１５に、カメラ３に撮影指示を送信させる。カメラ３は、カメラ通信部１５から撮影指示を受信して、スキャン開始前の被検体の腕を撮影し、当該腕の撮影画像をカメラ通信部１５に送信する。制御部１７の撮影画像取得機能１８は、カメラ通信部１５が受信した撮影画像を取得し、当該撮影画像をスキャン開始前のプローブ４の位置を示す画像データとしてデータ格納部１６に記憶させる。

【0029】

ステップＳ１３で、制御部１７は、位置情報及び超音波画像の収集を開始する。まず、制御部１７は、位置情報取得部１４を介して磁気センサユニット２から、カメラ３及びプローブ４の位置情報を取得する。同じ時間帯において、制御部１７は、超音波送信部１２を介してプローブ４に超音波送信の指示を出力し、エコー信号受信部１３を介してプローブ４からエコー信号を取得する。そして、制御部１７は、取得したエコー信号によるフレーム画像に、プローブ４の位置情報を紐付けて、データ格納部１６に記憶させる。制御部１７は、複数のフレーム画像に亘って、上記の処理を実行する。

【0030】

ユーザは、スキャンが終了した時点で、超音波診断装置１の入力部１１に配置されている収集完了ボタンを押下する。
ステップＳ１４で、制御部１７は、入力部１１から収集完了ボタンの押下を示す信号を受信する。これにより、制御部１７は、収集完了ボタンが押下されたことを検出して、ステップＳ１５及びＳ１６の処理を実行する。

【0031】

ステップＳ１５で、制御部１７は、位置情報及び超音波画像の収集を終了する。
ステップＳ１６で、制御部１７の撮影画像取得機能１８は、カメラ通信部１５に、カメラ３に撮影指示を送信させる。カメラ３は、カメラ通信部１５から撮影指示を受信して、スキャン終了後の被検体の腕を撮影し、当該腕の撮影画像をカメラ通信部１５に送信する。制御部１７の撮影画像取得機能１８は、カメラ通信部１５が受信した撮影画像を取得し、当該撮影画像をスキャン終了後のプローブ４の位置を示す画像データとしてデータ格納部１６に記憶させる。

【0032】

位置情報及び超音波画像を収集する前、及び、収集した後にカメラ３で撮影するのは、撮影画像に含まれるプローブ４を検出し、超音波画像から構築する３次元画像と、当該撮影画像との位置合わせに用いるためである。

【0033】

ステップＳ１７で、制御部１７は、収集したプローブ４の位置情報及び超音波画像をデータ格納部１６から読み出す。そして、制御部１７の３次元画像構築機能１９は、Ｖｏｘｅｌ形式の３次元画像を構築する。磁気センサユニット２から取得した位置情報には、磁気センサ２２の位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）、及び、磁気センサ２２の傾き（θｘ、θｙ、θｚ）が含まれる。磁気センサ２２の位置は、例えば、トランスミッタ２１からの、磁気センサ２２の相対的な位置である。磁気センサ２２の傾きは、例えば、トランスミッタ２１の基準軸からの、磁気センサ２２の回転角度である。３次元画像構築機能１９は、各フレームの超音波画像に紐付けられている位置情報から、全フレームの超音波画像を包含する３次元画像を構築する。

【0034】

図６は、実施形態１に係る３次元画像の例を示す図である。図６に示す各三角形は、フレーム画像の例である。例えば、１秒間に１０個のフレーム画像が収集される。そして、３次元画像構築機能１９は、収集した全フレーム画像を含むような直方体を３次元画像として設定する。詳細には、直方体の高さは、フレーム画像の最も高い点の高さと、最も低い点の高さとの差分に対応する。直方体の幅は、超音波画像の最も右側の点の幅位置と、最も左側の点の幅位置との差分に対応する。直方体の奥行は、フレーム画像の個数に対応する。図６に示すように、直方体は、小さい立方体（正規格子単位）の集合になる。

【0035】

図７は、図３のステップＳ２の、血管画像を抽出し、穿刺推奨位置を計算し、表示する処理の詳細を示すフローチャートである。
ステップＳ２１で、制御部１７の血管画像抽出機能１１０は、３次元画像から血管部分（血管画像）を抽出する。血管画像抽出機能１１０は、例えば、血流の状態を示すカラーデータを血管部分として取得する。そして、血管パラメータ計算機能１１１は、抽出した血管部分に含まれる各血管が動脈か静脈かを判定する。これは、穿刺が静脈に対して行われるので、静脈の位置を特定する必要があるからである。

【0036】

ステップＳ２２で、制御部１７の血管パラメータ計算機能１１１は、Ｖｏｘｅｌ形式の３次元画像に含まれる各フレーム画像における静脈血管の深さ、血管径、及び、他の血管との距離を計算する。そして、穿刺位置特定機能１１２は、それらの数値（血管パラメータ）に基づいて穿刺推奨位置を特定し、３次元画像の血管部分に当該穿刺推奨位置を示すマークを付与する。以下に、その詳細を説明する。

【0037】

図８及び図９は、実施形態１に係る血管パラメータの計算方法の例を示す図である。図８（Ａ）及び（Ｂ）は、腕の皮膚の表面（体表面）からの各血管の深さ（体表深さ）を計算する方法の例を示す。超音波画像には、組織の状態を示すＢデータ（Ｂモード画像）と、血流の状態を示すカラーデータとが含まれる。Ｂデータと、カラーデータとは、同時に取得可能である。

【0038】

Ｂデータは、体表面の位置を特定するために用いられる。Ｂデータの各数値のうち、０は超音波データなし（ＦＯＶ（Field Of View、視野）外の値）と定義し、０以外はエコー信号の振幅強度とする。すなわち、０と０以外とにより、ＦＯＶの外側と内側とが区別される。血管パラメータ計算機能１１１は、図８（Ａ）に示すように、Ｂデータの列ごとに最上部（第１行）から深さ方向（１）に走査し、数値が０から０以外に変化する境界（エコー信号ありの領域）を体表面とみなす。

【0039】

カラーデータは、血管の位置を特定し、さらに、体表面から血管までの深さを特定するために用いられる。カラーデータの各数値のうち、０はカラードップラーデータなしと定義し、０以外はカラー信号の強度と定義する。血管パラメータ計算機能１１１は、図８（Ｂ）に示すように、カラーデータの列ごとに最上部（第１行）から深さ方向（１）に走査し、閾値（ノイズ信号より大きい）以上のカラー信号の集合（カラーの画素が連続している領域）を血管とみなす。そして、血管パラメータ計算機能１１１は、Ｂデータから検出した体表面のピクセル位置からカラーデータまでの距離（ピクセル数）と、ピクセルサイズ（１ピクセルの実際の大きさ）とから、血管の深さを計算する。

【0040】

図８（Ｃ）は、血管間の距離を計算する方法の例を示す。血管パラメータ計算機能１１１は、図８（Ｃ）に示すように、特定の血管から３次元の全方向（放射状）に走査し、他の血管に当たったときに、特定の血管を構成する画素と、他の血管を構成する画素との間の距離のうち、最も短いものを血管間の距離とする。

【0041】

フレーム画像に１の血管だけがあり、他の血管がない場合には、血管パラメータ計算機能１１１は、血管間の距離を０にする。フレームに複数の血管がある場合には、血管パラメータ計算機能１１１は、各血管に関して、他の血管との距離のうち、最も短いものを血管間の距離とする。

【0042】

図８（Ｄ）は、血管径を計算する方法の例を示す。血管径としては、深さ方向（１）（体表面に垂直な方向）の径を計算する。血管パラメータ計算機能１１１は、カラーデータの列ごとに最上部（第１行）から深さ方向（１）にカラー信号の集合を走査し、当該集合における、深さ方向（１）の上端と下端との間の距離が最も長いものを血管径とする。

【0043】

図９は、穿刺推奨位置を特定する方法の例を示す。図９（Ａ）に示すように、穿刺位置特定機能１１２は、各フレームの各血管に関して、血管パラメータと、（式１）に示す計算式とを用いて、判定値を計算する。
判定値 ＝ 血管径［ｍｍ］×重み係数Ａ＋１／（体表深さ［ｍｍ］×重み係数Ｂ）＋（他の血管との距離［ｍｍ］×重み係数Ｃ） ・・・ （式１）
そして、穿刺位置特定機能１１２は、計算した判定値から、大きい順に上位３個の判定値を特定する。

【0044】

図９（Ｂ）に示すように、穿刺位置特定機能１１２は、当該判定値に対応する穿刺推奨位置を示す円形マークを３次元画像の血管部分に付与する。なお、当該円形マークの色付けは、ステップＳ２４で行われる。

【0045】

ステップＳ２３で、血管画像色付け機能１１３は、血管が動脈か静脈か、血管の径、及び、血管の体表面からの深さに応じて、３次元画像に含まれる血管の部分を色分けする。図１０は、実施形態１に係る血管の色分けの例を示す図である。図１０（Ａ）に示すように、血管画像色付け機能１１３は、動脈と静脈とに分けて、血管径及び体表深さに応じて、血管の色を決定する。そして、図１０（Ｂ）に示すように、血管画像色付け機能１１３は、血管の部分ごとに色分けを行う。ユーザは、血管画像の色により、穿刺しやすい箇所（静脈であり、血管径が太く、体表面から浅いところにある血管）を識別することができる。

【0046】

ステップＳ２４で、制御部１７の血管レンダリング機能１１４は、３次元画像から血管部分をレンダリングする。まず、血管レンダリング機能１１４は、カメラ３の撮影画像の方向と、３次元画像の方向との差分を計算する。そして、血管レンダリング機能１１４は、視線が３次元画像の中心の真上から真下を向く（すなわち、その中心の真上から見た３次元画像が得られる）ように、上記方向の差分だけ３次元画像を回転させた上で、３次元画像内の血管部分をレンダリングする。以下、レンダリングした血管部分の３次元画像を「レンダリング画像」という。このとき、血管レンダリング機能１１４は、レンダリング画像に含まれる、穿刺推奨位置を示すマークに特定の色を付ける。マークの色付けは、例えば、穿刺推奨位置の推奨順に割り付けられた所定の色に基づいて行われる。

【0047】

図１１は、実施形態１に係る撮影画像と３次元画像の方向合わせ及びレンダリングの例を示す図である。図１１（Ａ）に示すように、磁気センサユニット２のトランスミッタ２１の中心を原点とするＸ軸、Ｙ軸、及び、Ｚ軸を基準軸とする。図１１（Ｂ）に示すように、カメラ３の、各基準軸からの回転角度をそれぞれθｃｘ、θｃｙ、及び、θｃｚとする。図１１（Ｃ）に示すように、３次元画像の、各基準軸からの回転角度をそれぞれθｖｘ、θｖｙ、及び、θｖｚとする。

【0048】

上記の条件の下で、カメラ３と方向を合わせるために３次元画像を回転させる角度は、各軸に関して、以下の（式２）によって算出される。

【数1】

【0049】

逆に言えば、視点を３次元画像の真上から（－θx, －θy, －θz）分回転させた上で、３次元画像内の血管部分をレンダリングしてもよい。図１１（Ｄ）は、レンダリング画像の例を示す。

【0050】

ステップＳ２５で、制御部１７の画像合成機能１１５は、カメラ３の撮影画像と、レンダリング画像とを合成する。図１２及び図１３は、実施形態１に係る撮影画像と、レンダリング画像との合成方法の例を示す図である。

【0051】

図１２は、撮影画像とレンダリング画像との第１の合成方法の例を示す図である。第１の合成方法では、撮影画像のプローブ４の位置を用いる。まず、画像合成機能１１５は、撮影画像からプローブ４の位置を検出する。プローブ４の位置を検出する際に、物体検出のための一般的なＡＩ（Artificial Intelligence）技術（例えば、ＹＯＬＯ）を用いてもよい。この場合、物体は矩形で検出されるため、プローブ４の位置を当該矩形の中心とするか端部とするか等は、調整可能である。図１２（Ａ）に示すように、レンダリング画像の両端は、プローブ４の、スキャン開始前の位置及びスキャン終了後の位置に対応する。

【0052】

次に、画像合成機能１１５は、レンダリング画像の両端が撮影画像のプローブ４の、スキャン開始前の位置及びスキャン終了後の位置と重なるように、レンダリング画像のスケーリング及び位置合わせを行う。その上で、レポート表示機能１１６は、図１２（Ｂ）に示すように、当該レンダリング画像を撮影画像に重畳表示させる。

【0053】

図１３は、撮影画像とレンダリング画像との第２の合成方法の例を示す図である。第２の合成方法では、被検体の特定部位の位置情報を用いる。図１３（Ａ）に示すように、まず、ユーザは、超音波診断装置１の入力部１１に含まれるポインティングデバイスを用いて、撮影画像中の、例えば、腕の各関節部分又は任意の部分を特定部位として指定する。次に、ユーザは、指定した特定部位に該当する実際の腕の部分に、磁気センサ２２が設置されたプローブ４を移動させる。

【0054】

超音波診断装置１は、そのときの、プローブ４の位置情報を磁気センサユニット２から取得する。そして、超音波診断装置１は、撮影画像の特定部位と、実際の位置情報とを紐付けて、データ格納部１６に記憶させる。これにより、撮影画像の特定部位の位置情報が特定可能になる。

【0055】

画像合成機能１１５は、超音波画像を収集した後に、撮影画像の特定部位の位置情報と、３次元画像における各フレーム画像の位置情報（図１３（Ｂ）の各ポイントの位置情報）とを用いて、撮影画像と、レンダリング画像とを合成する。

【0056】

ステップＳ２６で、レポート表示機能１１６は、ディスプレイ１０のシェーマレポート画面に、合成した画像を表示させ、穿刺推奨位置のリストを表示させる。図１４は、実施形態１に係るシェーマレポート画面の例を示す図である。

【0057】

図１４の右側には、合成画像が表示されている。レンダリング画像には、穿刺推奨位置を示す円形マークが付与されているので、撮影画像と合成され、表示されることにより、被検体の撮影画像上の穿刺推奨位置が明示される。これにより、ユーザは、穿刺すべき被検体の位置を明確に把握することができる。

【0058】

図１４の左下側には、穿刺推奨位置のリストが表示されている。当該リストには、判定値が最も大きい上位３個の穿刺推奨位置ごとに、円形マーク、血管の径、体表深さ、及び、他の血管との距離が記載されている。これにより、ユーザは、複数の候補の中から、穿刺しやすい位置を選択することができる。

【0059】

続いて、図３のステップＳ３の、断面画像を表示する処理の詳細を説明する。ユーザは、ディスプレイ１０に表示されたシェーマレポート画面の合成画像上で、カーソルを操作する。入力部１１は、カーソルの位置を取得し、当該位置を制御部１７に出力する。制御部１７のＭＰＲレンダリング機能１１７は、入力部１１からカーソルの位置を取得する。そして、ＭＰＲレンダリング機能１１７は、３次元画像の、取得した位置において直交する３方向の断面画像を生成し、レンダリングを実施する。レポート表示機能１１６は、レンダリングした断面画像をシェーマレポート画面に表示させる。

【0060】

図１５は、実施形態１に係る断面画像の表示方法の例を示す図である。図１５（Ａ）に示すように、カメラ３の撮影画像と、重畳された３次元画像との間では、位置情報が対応付けられている。例えば、撮影画像内の位置の２次元座標ｃ１と、３次元画像内の位置の３次元座標ｖ１とは、対応する。同様に、２次元座標ｃ２と、３次元座標ｖ２とは、対応する。２次元座標ｃ３と、３次元座標ｖ３とは、対応する。２次元座標ｃ４と、３次元座標ｖ４とは、対応する。制御部１７は、４つの、座標の対応関係に基づいて、撮影画像の２次元座標ｃＮを、対応する３次元画像の３次元座標ｖＮに変換することができる。

【0061】

そこで、ユーザは、入力部１１により、撮影画像において位置を指定する。ＭＰＲレンダリング機能１１７は、入力部１１から、ユーザに指定された撮影画像の位置を取得し、当該位置に対応する、３次元画像の位置に変換する。そして、ＭＰＲレンダリング機能１１７は、３次元画像の、変換した位置において直交する３方向の断面画像を生成し、レンダリングを実施する。レポート表示機能１１６は、レンダリングした断面画像をディスプレイ１０のシェーマレポート画面に表示させる。なお、既存の３次元操作と同様の画像処理方法を用いることにより、３次元画像の断面位置の移動、断面の回転等が可能である。

【0062】

〔実施形態２〕
実施形態２は、カメラ３の位置及び傾きが固定された構成に関する。カメラ３の位置及び傾きが固定されている場合、例えば、当該カメラ３の、トランスミッタ２１からの相対的位置、及び、トランスミッタ２１の基準軸からの回転角度が予め分かっているときには、カメラ３に磁気センサ２２を設置する必要はない。

【0063】

図１１を参照して、カメラ３の、各基準軸からの回転角度θｃｘ、θｃｙ、及び、θｃｚは、固定、かつ、既知であるとする。このとき、３次元画像の、各基準軸からの回転角度θｖｘ、θｖｙ、及び、θｖｚが分かれば、式１を用いることにより、カメラ３と方向を合わせるために３次元画像を回転させる角度θｖｘ、θｖｙ、及び、θｖｚは算出可能である。

【0064】

〔実施形態３〕
実施形態３は、血管画像を表示する構成の変形例に関する。実施形態１では、血管画像と、被検体の腕の撮影画像とを合成し、合成した画像をディスプレイ１０に表示させる構成を説明したが、腕の画像に血管画像を重畳させて表示する構成は、実施形態１に限定されることなく、別の実施形態であってもよい。

【0065】

例えば、ユーザがゴーグル（又は、ヘッドマウントディスプレイ）を装着して被検体の腕を見た場合に、超音波診断システムは、ゴーグルのレンズ上に、当該被検体の腕内部における血管画像であって、穿刺推奨位置を示すマークを含む血管画像を表示させるようにしてもよい。この場合、ゴーグルを装着したユーザの視界には、被検体の腕と、腕内部における血管画像とが含まれることになる。これにより、ユーザは、実際の被検体の腕を見ながら、穿刺推奨位置を確認できるので、穿刺する作業を行い易くなる。

【0066】

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、被検体の血管に関する情報を簡便に参照することができる。

【0067】

なお、撮影画像取得機能１８は、外観画像取得部の一例である。３次元画像構築機能１９は、３次元画像取得部の一例である。血管画像抽出機能１１０は、血管画像抽出部の一例である。血管パラメータ計算機能１１１は、血管データ計算部の一例である。穿刺位置特定機能１１２は、穿刺位置特定部の一例である。血管画像色付け機能１１３は、血管画像色付け部の一例である。画像合成機能１１５は、画像合成部の一例である。レポート表示機能１１６は、表示制御部の一例である。ＭＰＲレンダリング機能１１７は、３次元画像取得部の一例である。

【0068】

いく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、実施形態同士の組み合わせ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同様に、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ものである。

【符号の説明】

【0069】

１…超音波診断装置
１０…ディスプレイ
１８…撮影画像取得機能
１９…３次元画像構築機能
１１０…血管画像抽出機能
１１１…血管パラメータ計算機能
１１２…穿刺位置特定機能
１１３…血管画像色付け機能
１１４…血管レンダリング機能
１１５…画像合成機能
１１６…レポート表示機能
１１７…ＭＰＲレンダリング機能

【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】