特許 7503128 医療システム

(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】

(24)【登録日】2024-06-11

(45)【発行日】2024-06-19

(54)【発明の名称】医療システム

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/12 20060101AFI20240612BHJP

   A61B 1/00 20060101ALI20240612BHJP

   A61B 1/045 20060101ALI20240612BHJP

【ＦＩ】

A61B8/12

A61B1/00 530

A61B1/045 620

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2022507068

(86)(22)【出願日】2020-03-11

(86)【国際出願番号】 JP2020010473

(87)【国際公開番号】W WO2021181551

(87)【国際公開日】2021-09-16

【審査請求日】2023-03-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000000376

【氏名又は名称】オリンパス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100139686

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 史朗

(74)【代理人】

【識別番号】100147267

【弁理士】

【氏名又は名称】大槻 真紀子

(74)【代理人】

【識別番号】100207789

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 良平

(72)【発明者】

【氏名】佐々井 亮太

(72)【発明者】

【氏名】森 俊幸

(72)【発明者】

【氏名】石沢 武彰

【審査官】後藤 昌夫

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－２３７２０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１４４６２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１３６１３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０９３１２３（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】

内視鏡と、
超音波プローブと、
前記内視鏡および前記超音波プローブと接続され、前記内視鏡が取得した撮像画像から表示画像を生成し、前記超音波プローブが取得した超音波からエコー画像を生成する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
中心軸上に対象組織が表示された第１エコー画像を取得し、
前記第１エコー画像を取得した際に生成した前記表示画像における前記超音波プローブの基準位置を取得して、
前記基準位置を示す基準位置画像を生成し、前記表示画像における前記基準位置に前記基準位置画像を重畳表示し、
前記基準位置において、前記第１エコー画像とは異なる断面をスキャンした第２エコー画像を取得し、
前記第２エコー画像の中心軸と前記第２エコー画像における前記対象組織の位置を比較する、
医療システム。

【請求項2】

前記制御装置は、前記第２エコー画像の中心軸に対する前記第２エコー画像における前記対象組織の位置の差分を検出する、
請求項１に記載の医療システム。

【請求項3】

前記制御装置は、前記差分を所定の閾値と比較する、
請求項２に記載の医療システム。

【請求項4】

前記制御装置は、前記差分が前記所定の閾値以上だったとき、前記差分に基づいてガイド画像を前記表示画像に表示する、
請求項３に記載の医療システム。

【請求項5】

前記制御装置は、前記第１エコー画像を取得した際に生成した前記表示画像に基づいて、前記表示画像における前記基準位置を算出する、
請求項１に記載の医療システム。

【請求項6】

前記超音波プローブに対する指示が入力される入力装置をさらに備え、
前記制御装置は、
前記指示に基づいて前記第１エコー画像を取得し、
前記指示に基づいて前記第２エコー画像を取得する、
請求項１に記載の医療システム。

【請求項7】

内視鏡と、
超音波プローブと、
前記内視鏡および前記超音波プローブと接続され、前記内視鏡が取得した撮像画像から表示画像を生成し、前記超音波プローブが取得した超音波からエコー画像を生成する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
対象組織が表示された第１エコー画像を取得し、
前記第１エコー画像を取得した際に生成した前記表示画像における前記超音波プローブの位置である第１基準位置を取得し、
前記第１エコー画像を取得した際の前記超音波プローブの観察方向が前記第１基準位置における前記対象組織を覆う臓器の表面の法線方向と一致すると仮定して、前記対象組織の位置である第２基準位置を算出し、
前記第２基準位置を示す第２基準位置画像を生成し、前記表示画像における前記第２基準位置に前記第２基準位置画像を重畳表示し、
前記第２基準位置において、前記第１エコー画像とは異なる断面をスキャンした第２エコー画像を取得し、
前記第２エコー画像の中心軸と前記第２エコー画像における前記対象組織の位置を比較する、
医療システム。

【請求項8】

内視鏡と、
超音波プローブと、
前記内視鏡および前記超音波プローブと接続され、前記内視鏡が取得した撮像画像から表示画像を生成し、前記超音波プローブが取得した超音波からエコー画像を生成する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
対象組織が表示された第１エコー画像を取得し、
前記第１エコー画像において中心軸に対する前記対象組織の位置の第１差分を検出し、
前記第１エコー画像における前記第１差分に相当する差分である前記表示画像における第２差分を算出し、
前記第１エコー画像を取得した際に生成した前記表示画像における前記超音波プローブの位置から前記第２差分だけずれた位置を基準位置として検出し、
前記基準位置を示す基準位置画像を生成し、前記表示画像における前記基準位置に前記基準位置画像を重畳表示し、
前記基準位置において、前記第１エコー画像とは異なる断面をスキャンした第２エコー画像を取得し、
前記第１エコー画像における前記対象組織の位置と前記第２エコー画像における前記対象組織の位置を比較する、
医療システム。

【請求項9】

前記制御装置は、
前記第１エコー画像における前記対象組織の位置に対する前記第２エコー画像における前記対象組織の位置の差分を検出する、
請求項８に記載の医療システム。

【請求項10】

前記超音波プローブおよび／または前記内視鏡を挿入するトロッカを備え、
前記トロッカは、前記超音波プローブおよび／または前記内視鏡の挿入角度と挿入量を検出するセンサーを有し、
前記制御装置は、前記挿入角度および前記挿入量に基づき前記基準位置を検出する、
請求項１に記載の医療システム。

【請求項11】

前記超音波プローブおよび前記内視鏡は位置センサーを備え、
前記制御装置は、前記位置センサーが検出した前記超音波プローブおよび前記内視鏡との相対位置に基づいて前記基準位置を検出する、
請求項１に記載の医療システム。

【請求項12】

前記超音波プローブは、
挿入部と、
前記挿入部の先端側に設けられた処置部と、
を備え、
前記制御装置は、画像処理により前記表示画像における前記処置部の位置を検出することで前記基準位置を検出する、
請求項１に記載の医療システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超音波プローブを含む医療システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、腹腔鏡下手術において、腹壁に開けた別々の孔（開口）から処置具や内視鏡などを挿入して処置を行う手法が用いられている。腹腔鏡下手術は、開腹手術と比べて切開創が小さく、低侵襲性に優れている。

【0003】

腹腔鏡下において腫瘍等の対象組織を切除する手術では、対象組織の切除開始前に処置対象である臓器における対象組織の位置を術者は正確に把握する必要がある。そのために、術者は超音波プローブを使って臓器のエコー画像を取得し、臓器における対象組織の位置を推定する。術者は、腹腔鏡が撮像した画像に基づいて超音波プローブの先端の位置や姿勢を制御してエコー画像を取得する。腹腔鏡の表示画面上から超音波プローブの先端の位置や姿勢を正確に認識することは難しいため、エコー画像上に対象組織が表示されていたとしても臓器における対象組織の正確な位置を推定することは困難である。そのため、術者は、超音波プローブの先端の位置や姿勢を適宜変更して、臓器のエコー画像を複数取得し、それらを総合的に判断して臓器における対象組織の位置を推定する。

【0004】

特許文献１に記載には、使用者が超音波プローブを操作して、超音波プローブの先端の位置や姿勢を制御するとき、使用者に対して姿勢制御支援を行う超音波診断装置が記載されている。特許文献１に記載された超音波診断装置は、管腔組織を診断する際、超音波プローブの姿勢変更に伴う管腔組織の断面形状の変化を用いて、超音波プローブの位置や姿勢の制御を支援する。超音波診断装置は、血管の中心軸に対して超音波ビームの走査面が直交するような超音波プローブの位置や姿勢をより迅速かつ正確に制御できるように支援する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００４－２２９８２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しがしながら、特許文献１に記載された超音波診断装置は、超音波プローブの姿勢変更に伴い断面形状が変化する管腔組織を診断する場合に使用できるものである。超音波診断装置は、血管の中心軸方向に対する超音波ビームの走査面が適正かどうかを判定できるが、臓器に対する超音波ビームの走査面が適正かどうかを判定することはできない。つまり、特許文献１に記載された超音波診断装置は、臓器における対象組織の正確な位置を推定するための作業を効率化できない。

【0007】

上記事情を踏まえ、本発明は、臓器における対象組織の正確な位置を推定するための作業を効率化する医療システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の第一の態様に係る医療システムは、内視鏡と、超音波プローブと、前記内視鏡および前記超音波プローブと接続され、前記内視鏡が取得した撮像画像から表示画像を生成し、前記超音波プローブが取得した超音波からエコー画像を生成する制御装置と、を備え、前記制御装置は、中心軸上に対象組織が表示された第１エコー画像を取得し、前記第１エコー画像を取得した前記超音波プローブの基準位置において、前記第１エコー画像とは異なる断面をスキャンした第２エコー画像を取得し、前記第２エコー画像の中心軸と前記第２エコー画像における前記対象組織の位置を比較する。

【発明の効果】

【0009】

本発明の医療システムは、臓器における対象組織の正確な位置を推定するための作業を効率化できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の第一実施形態に係る医療システムの全体構成を示す図である。

【図2】同医療システムの制御装置のブロック図である。

【図3】同医療システムの表示装置に表示される表示画像およびエコー画像を示す図である。

【図4】同制御装置の制御フローチャートである。

【図5】基準位置画像が重畳表示された表示画像を示す図である。

【図6】基準位置と基準エコー画像との関係の一例を示す図である。

【図7】超音波プローブの処置部の位置を変更した際の表示画像を示す図である。

【図8】基準位置と補助エコー画像との関係の一例を示す図である。

【図9】基準位置と補助エコー画像との関係の一例を示す図である。

【図10】支援情報が提示された表示画像を示す図である。

【図11】計測点が表示された表示画像を示す図である。

【図12】腫瘍の仮想画像が表示された表示画像を示す図である。

【図13】本発明の第二実施形態に係る医療システムの制御フローチャートである。

【図14】第１基準位置画像が重畳表示された表示画像を示す図である。

【図15】第１基準位置と第１エコー画像との関係の一例を示す図である。

【図16】第２基準位置画像が重畳表示された表示画像を示す図である。

【図17】処置部の位置を変更した際の表示画像を示す図である。

【図18】本発明の第三実施形態に係る医療システムの制御フローチャートである。

【図19】第１基準位置と第１エコー画像との関係の一例を示す図である。

【図20】第１エコー画像と第２エコー画像との関係の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（第一実施形態）
本発明の第一実施形態について、図１から図１１を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る医療システム１００の全体構成を示す図である。

【0012】

［医療システム１００］
医療システム１００は、図１に示すように、超音波プローブ１と、内視鏡２と、制御装置３と、表示装置４と、入力装置５と、を備えている。医療システム１００は、腹腔鏡下手術において、腹壁に開けた別々の孔（開口）から超音波プローブ１や内視鏡２などを挿入して行う手技を支援するシステムである。医療システム１００は、超音波プローブ１による処理を補助する把持鉗子６をさらに有してもよい。

【0013】

超音波プローブ１は、挿入部１０と、挿入部１０の基端側に設けられた操作部１１と、挿入部１０の先端側に設けられた処置部１２と、挿入部１０と処置部１２の間に設けられた湾曲部１３と、を有する。処置部１２は、湾曲操作可能な湾曲部１３を経由して挿入部１０に取り付けられている。術者は、湾曲部１３を操作して挿入部１０に対する処置部１２の向きを変更できる。挿入部１０および処置部１２は、トロッカＴから患者の腹腔内（体腔内）に挿入可能な長尺形状に形成されている。術者は、患者の腹部Ｂに穿刺したトロッカＴに処置部１２および挿入部１０を通し、処置部１２および挿入部１０を腹腔内に導入する。

【0014】

操作部１１は、術者によって操作される部材である。術者は、操作部１１を持って超音波プローブ１を移動させることで、超音波プローブ１の処置部１２の位置や姿勢を変更できる。

【0015】

処置部１２は、超音波を発生するとともに、生体からはね返ってきた超音波を受信する。処置部１２は、公知の超音波プローブの機構から適宜選択した機構を有している。例えば、処置部１２は、超音波を発生する圧電素子（振動子）や音響レンズなどを有している。処置部１２はリニア方式やコンベックススキャン方式やフェーズド方式などのスキャンを行い、処置部１２がスキャンする断面は処置部１２の長手軸と平行な断面である。処置部１２がコンベックススキャン方式のスキャンを行う場合、処置部１２がスキャンする断面は処置部１２の長手軸と平行な断面（扇形）である。

【0016】

挿入部１０および操作部１１の内部には、処置部１２を制御する制御信号線や、処置部１２に電力を供給する電力線等が配線されている。制御信号線や電力線等は制御装置３に接続されている。

【0017】

内視鏡（撮像装置）２は、患者の腹腔内に挿入可能な長尺で硬性の挿入部２０と、持手部２１と、を有する。術者は、患者の腹部Ｂに穿刺したトロッカＴに挿入部２０を通し、挿入部２０を腹腔内に導入する。

【0018】

挿入部２０は、先端に撮像部２２を有する。撮像部２２は、患者の腹部内の様子を撮影するためのレンズや撮像素子を有する。腹腔内に導入された挿入部２０は、撮像部２２が腹部内の処置対象の患部を撮影可能な位置に配置される。撮像部２２は、光学ズームもしくは電子ズームの機能を有していてもよい。

【0019】

持手部２１は、術者によって操作される部材である。術者は、持手部２１を持って内視鏡２を移動させることで、内視鏡２の撮像部２２の位置や姿勢を変更できる。なお、挿入部２０は、湾曲部をさらに有してもよい。挿入部２０の一部に設けられた湾曲部を湾曲させることで、撮像部２２の位置や姿勢を変更することができる。

【0020】

持手部２１の内部には、撮像部２２を制御する制御信号線や、撮像部２２が撮像した撮像画像を転送する伝送信号等が配線されている。制御信号線や伝送信号等は制御装置３に接続されている。

【0021】

制御装置３は、内視鏡２の撮像部２２が撮像した撮像画像を受信し、表示画像として表示装置４に転送する。また、制御装置３は、超音波プローブ１の処置部１２を制御する。

【0022】

制御装置３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサとメモリ等のハードウェアを備えたプログラム実行可能な装置（コンピュータ）である。制御装置３の機能は、プロセッサを制御するプログラムを制御装置３が読み込んで実行することにより、プログラム（ソフトウェア）の機能として実現可能である。なお、制御装置３の少なくとも一部を専用の論理回路等によって構成してもよい。さらには、制御装置３を構成する少なくとも一部のハードウェアを通信回線で結ぶことでも同様の機能を実現可能である。

【0023】

図２は、制御装置３のブロック図である。
制御装置３は、プロセッサ３４と、プログラムを読み込み可能なメモリ３５と、記憶部３６と、入出力制御部３７と、データバス３８と、を有している。プロセッサ３４、メモリ３５、記憶部３６および入出力制御部３７は、データバス３８を介してデータを入出力する。制御装置３の動作を制御するプログラムがメモリ３５に読み込まれ、プロセッサ３４によって実行される。

【0024】

記憶部３６は、上述したプログラムや必要なデータを記憶する不揮発性の記録媒体である。記憶部３６は、例えばＲＯＭやハードディスク等で構成される。記憶部３６に記録されたプログラムは、メモリ３５に読み込まれ、プロセッサ３４によって実行される。

【0025】

入出力制御部３７は、内視鏡２からの入力データを受け取り、その入力データをプロセッサ３４等に転送する。また、入出力制御部３７は、プロセッサ３４の指示に基づき、超音波プローブ１や内視鏡２や表示装置４に対するデータや制御信号等を生成する。

【0026】

制御装置３は、内視鏡２から入力データとして撮像画像を受け取り、その撮像画像をメモリ３５に読み込む。メモリ３５に読み込まれたプログラムに基づき、プロセッサ３４は撮像画像に対して画像処理を行う。画像処理が実施された撮像画像は、表示画像Ｄ１として表示装置４に転送される。

【0027】

制御装置３は、撮像画像に対して画像フォーマット変換やコントラスト調整やリサイズ処理などの画像処理を行って表示画像Ｄ１を生成する。また、制御装置３は、後述する腫瘍ＴＵ等の仮想画像を、表示画像Ｄ１に重畳する画像処理を行う。

【0028】

制御装置３は、超音波プローブ１の処置部１２を制御する。制御装置３は、超音波プローブ１の処置部１２に超音波を送受信させる。また、制御装置３は、受信した超音波に基づいて、生体のエコー画像Ｄ２を生成する。

【0029】

ここで、制御装置３は、１つのハードウェアに備わる装置に限られない。例えば、制御装置３は、プロセッサ３４と、メモリ３５と、記憶部３６と、入出力制御部３７とをそれぞれ別体のハードウェアとして分離したうえで、ハードウェア同士を通信回線で接続することで構成してもよい。あるいは、制御装置３は、記憶部３６を分離して、通信回線で接続することでクラウドシステムとして実装されてもよい。

【0030】

なお、制御装置３は、図２に示すプロセッサ３４、メモリ３５、記憶部３６、および入出力制御部３７以外のもので、制御装置３の動作を制御するために必要なものを、さらに有してもよい。例えば、制御装置３は、プロセッサ３４が行っていた画像処理や画像認識処理の一部もしくは全部を行う画像演算部をさらに有してもよい。画像演算部をさらに有することで、制御装置３は、特定の画像処理や画像認識処理を高速に実行することができる。また、表示画像Ｄ１やエコー画像Ｄ２をメモリ３５から表示装置４へ転送する画像転送部をさらに有してもよい。

【0031】

表示装置４は、制御装置３が転送した表示画像Ｄ１およびエコー画像Ｄ２を表示する装置である。表示装置４は、ＬＣＤディスプレイ等の公知のモニタである。表示装置４は、モニタを複数有してもよい。表示装置４は、モニタの代わりに、ヘッドマウントディスプレイやプロジェクタを備えていてもよい。

【0032】

表示装置４は、制御装置３が生成したＧＵＩ(Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ)画像をＧＵＩ表示することもできる。例えば、表示装置４は、術者に対して医療システム１００の制御情報表示や手術支援表示をＧＵＩ表示することができる。また、制御装置３が術者からの情報入力を必要とする場合、入力装置５から情報を入力することを促すメッセージや情報入力に必要なＧＵＩ表示を、表示装置４は表示することもできる。

【0033】

入力装置５は、術者が制御装置３に対しての指示等を入力する装置である。入力装置５は、例えばキーボードやマウスである。また、入力装置５は、スイッチにより構成されていてもよいし、表示装置４と一体化されたタッチパネルにより構成されていてもよい。入力装置５への入力は制御装置３に送られる。

【0034】

また、入力装置５は、超音波プローブ１の処置部１２に対する指示を入力する装置である。入力装置５は例えば操作ボタンを有しており、操作ボタンは超音波プローブ１に対する動作指示を入力するボタンである。

【0035】

［医療システム１００の動作］
次に、腹腔鏡下手術を例として、医療システム１００の動作を、図３から図１２を参照して説明する。本実施形態では、処置対象は肝臓Ｌの組織とする。

【0036】

はじめに、術者は、患者の腹部にトロッカＴを設置するための孔（開口）を複数設け、孔にトロッカＴを穿刺する。

【0037】

次に、スコピストは、内視鏡２を操作することで内視鏡２の挿入部２０を患者の腹部に穿刺したトロッカＴに通し、挿入部２０を腹腔内に導入する。内視鏡２は、公知の内視鏡ホルダー等により固定される。次に術者は、患者の腹部に穿刺したトロッカＴに超音波プローブ１の挿入部１０を通し、挿入部１０を腹腔内に導入する。また、術者は必要に応じて把持鉗子６を同様にして腹腔内に導入する。

【0038】

図３は、表示装置４に表示される表示画像Ｄ１およびエコー画像Ｄ２を示す図である。
術者は、表示画像Ｄ１を観察しながら、表示装置４に映るエコー画像Ｄ２の中心軸Ｏ上に処置対象の肝臓Ｌの対象組織ＴＵが表示されるように、超音波プローブ１を操作する。エコー画像Ｄ２の中央に対象組織ＴＵの中心が表示されているように、超音波プローブ１を操作することが望ましい。対象組織ＴＵは、腫瘍や血管などである。

【0039】

以降、図４に示す制御装置３の制御フローチャートに沿って説明を行う。図４に示すように、制御装置３が起動されると、制御装置３は初期化を実施した後に制御を開始する（ステップＳ１０）。次に、制御装置３はステップＳ１１を実行する。

【0040】

ステップＳ１１において、制御装置３は、エコー画像Ｄ２を記録する指示を検出する。制御装置３は、入力装置５からのエコー画像Ｄ２を記録する指示を検出するまで待機する。制御装置３は、エコー画像Ｄ２を記録する指示を検出すると、ステップＳ１２を実行する。

【0041】

ステップＳ１２において、制御装置３は、超音波プローブ１から受信した超音波に基づいて生成したエコー画像Ｄ２を記録する（第１エコー画像記録工程）。記録された肝臓Ｌの対象組織ＴＵが中心軸Ｏ上に映ったエコー画像Ｄ２を第１エコー画像ＳＥとする。対象組織ＴＵの中心が中央に映ったエコー画像Ｄ２を記録することが望ましい。次に、制御装置３はステップＳ１３を実行する。

【0042】

ステップＳ１３において、制御装置３は、第１エコー画像ＳＥを記録したときの超音波プローブ１の処置部１２の位置である基準位置Ｐを検出する（基準位置検出工程）。検出する処置部１２の位置は、処置部１２の長手軸方向の中央である。制御装置３は、表示画像Ｄ１の二次元座標系（二次元表示座標系Ｃ１）における基準位置Ｐの二次元座標を検出する。基準位置Ｐの二次元座標の検出には、公知の位置検出手法等から適宜選択した手法が用いられる。例えば、公知のテンプレートマッチング手法により基準位置Ｐの二次元座標が検出されてもよい。

【0043】

制御装置３は、表示画像Ｄ１が表示する表示空間の三次元座標系（三次元表示座標系Ｃ２）における基準位置Ｐの三次元座標を検出してもよい。基準位置Ｐの三次元座標の検出には、公知の位置検出手法等から適宜選択した手法が用いられる。例えば、トロッカＴに挿入角度と挿入量を検出するセンサーが取り付けられており、センサーが検出した内視鏡２の先端や超音波プローブ１の処置部１２の位置に基づいて基準位置Ｐが検出されてもよい。また、超音波プローブ１の処置部１２や内視鏡２の先端付近に位置センサーが取り付けられており、センサーが検出した処置部１２と内視鏡２の先端との相対位置に基づいて処置点Ｐの位置が検出されてもよい。また、制御装置３は画像処理により表示画像Ｄ１中の処置部１２の位置を検出することで基準位置Ｐを検出してもいい。

【0044】

検出された基準位置Ｐは記憶部３６に記録される。次に、制御装置３はステップＳ１５を実行する。

【0045】

図５は、基準位置画像Ｓが重畳表示された表示画像Ｄ１を示す図である。
ステップＳ１４において、制御装置３は、表示画像Ｄ１に対して、検出した基準位置Ｐに基準位置画像Ｓを重畳表示する。検出した基準位置Ｐが三次元表示座標系Ｃ２における位置である場合は、制御装置３は基準位置Ｐを表示画像Ｄ１に投影させた二次元表示座標系Ｃ１における位置に基準位置画像Ｓを重畳表示する。本実施形態において基準位置画像Ｓは星形形状の画像であるが、基準位置画像Ｓはこれに限定されない。

【0046】

図６は、基準位置Ｐと第１エコー画像ＳＥとの関係の一例を示す図である。
第１エコー画像ＳＥには対象組織ＴＵが映っているが、基準位置Ｐに対する対象組織ＴＵの相対位置はステップＳ１４に時点ではわからない。例えば、図６に示すように、超音波プローブ１の処置部１２の観察方向ｄ１は、基準位置Ｐにおける肝臓Ｌの表面の法線方向ｄ２と一致していない場合がある。

【0047】

図７は、処置部１２の位置を変更した際の表示画像Ｄ１を示す図である。
術者は、表示画像Ｄ１に表示される基準位置画像Ｓを中心として超音波プローブ１の処置部１２を回転させる。具体的には、術者は、超音波プローブ１の湾曲部１３を湾曲させつつトロッカを中心に挿入部１０の向きを変更したり、挿入部１０を挿入しているトロッカから挿入部１０を引き抜き別のトロッカに挿入したりして、基準位置Ｐにおける処置部１２の長手軸方向を回転させる。術者は、処置部１２と肝臓Ｌの表面との接平面上に処置部１２が配置された状態をおおむね維持しつつ処置部１２を回転させる。接平面は肝臓Ｌの表面の法線方向ｄ２と垂直な面である。図７に示す例においては、超音波プローブ１の処置部１２を基準位置画像Ｓを中心として約９０度回転させているが、回転角度はこれに限定されない。

【0048】

ステップＳ１５において、制御装置３は、エコー画像Ｄ２を記録する指示を検出する。制御装置３は、入力装置５からのエコー画像Ｄ２を記録する指示を検出するまで待機する。制御装置３は、エコー画像Ｄ２を記録する指示を検出すると、ステップＳ１６を実行する。

【0049】

ステップＳ１６において、制御装置３は、超音波プローブ１から受信した超音波に基づいて生成したエコー画像Ｄ２を保存する（第２エコー画像記録工程）。上述の処置部１２の回転操作を行った後に取得された第２エコー画像は、基準位置Ｐにおいて第１エコー画像とは異なる断面をスキャンしたエコー画像である。つまり、第１エコー画像を取得した際の処置部１２の長手軸方向と、第２エコー画像を取得した際の処置部１２の長手軸方向は異なる。保存されたエコー画像Ｄ２を第２エコー画像ＡＥとする。次に、制御装置３はステップＳ１７を実行する。

【0050】

図８および図９は、基準位置Ｐと第２エコー画像ＡＥとの関係の一例を示す図である。
ステップＳ１７において、制御装置３は、第２エコー画像ＡＥの中心軸Ｏと対象組織ＴＵの位置とを比較して、中心軸Ｏに対する対象組織ＴＵの位置の差分（位置ずれ）を検出する（差分検出工程）。位置の差分とは、第２エコー画像上において、中心軸Ｏと垂直な水平方向における中心軸Ｏと対象組織ＴＵの位置の差分である。中心軸Оは、第２エコー画像ＡＥの中心軸であって、処置部１２からの超音波の深度方向（超音波ビーム方向）に沿う軸線である。対象組織ＴＵの位置は、例えば対象組織ＴＵの中心位置である。例えば、図８に示すように、第２エコー画像ＡＥにおいて対象組織ＴＵは中心軸ＯからＬ１だけ離れた位置にあり、位置の差分はＬ１である。一方、図９に示すように、第２エコー画像ＡＥにおいて、中心軸Ｏ上に対象組織ＴＵがある。次に、制御装置３はステップＳ１８を実行する。

【0051】

ステップＳ１８において、制御装置３は、ステップＳ１７において検出した位置の差分を所定の閾値と比較する。中心軸Ｏに対する対象組織ＴＵの位置の差分が所定の閾値より小さい場合、基準位置Ｐにおける肝臓Ｌの表面の法線方向ｄ２に対象組織ＴＵがあると判定できる。一方、中心軸Ｏに対する対象組織ＴＵの位置の差分が所定の閾値以上である場合、基準位置Ｐにおける肝臓Ｌの表面の法線方向ｄ２に対象組織ＴＵがないと判定できる。例えば、図８に示すように、第２エコー画像ＡＥにおいて対象組織ＴＵは中心軸ＯからＬ１だけ離れた位置にある。Ｌ１は所定の閾値以上である。この場合、図８に示すように、基準位置Ｐにおける肝臓Ｌの表面の法線方向ｄ２に対象組織ＴＵがないと判定できる。一方、図９に示すように、第２エコー画像ＡＥにおいて、中心軸Ｏ上に対象組織ＴＵがある場合、基準位置Ｐにおける肝臓Ｌの表面の法線方向ｄ２に対象組織ＴＵがあると判定できる。ステップＳ１７において検出した位置の差分が所定の閾値以上の場合、制御装置３はステップＳ１９を実行する。ステップＳ１７において検出した位置の差分が所定の閾値より小さい場合、制御装置３はステップＳ２０を実行する。

【0052】

ステップＳ１９において、制御装置３は、ステップＳ１８の判定結果に基づき、術者に対してガイド情報を提示する（ガイド情報提示工程）。図１０は、ガイド情報が提示された表示画像Ｄ１を示す図である。例えば、制御装置３は、図１０に示すように、位置の差分がなくなり肝臓Ｌの表面の法線方向ｄ２に対象組織ＴＵがあると判定される位置まで処置部１２を移動させることを支援するガイド線Ｇ１およびガイド矢印Ｇ２を表示画像Ｄ１に重畳表示する。制御装置３は、図８に示すように、第２エコー画像ＡＥにおける中心軸Ｏ上から離れた対象組織ＴＵの位置から、ガイド線Ｇ１およびガイド矢印Ｇ２を算出して表示画像Ｄ１に重畳表示する。例えば、制御装置３は、表示画面Ｄ１上の処置部１２の長手軸方向からガイド線Ｇ１の方向を算出し、第２エコー画像ＡＥの対象画像ＴＵの中心軸Ｏからのずれ量からガイド矢印の長さを算出する。

【0053】

術者は、ガイド情報を参照し、再度基準位置画像Ｓを中心として超音波プローブ１の処置部１２を移動させる。次に、制御装置３は再度ステップＳ１１を実行する。制御装置３は新しい位置に移動させた処置部１２を用いて、新たな第１エコー画像および第２エコー画像を記録する。ステップＳ１８において検出した位置の差分が所定の閾値より小さくなるまで、これらのステップが繰り返される。

【0054】

図１１は、計測点Ｍが表示された表示画像Ｄ１を示す図である。
ステップＳ２０において、制御装置３は、ステップＳ１８の検出結果を提示する。制御装置３は、検出結果に加えて支援情報を提示してもよい。例えば、制御装置３は、図１１に示すように、基準位置Ｐの周辺に複数の計測点Ｍを設定する。制御装置３は、公知の方法に基づいて、計測点Ｍを基準として肝臓Ｌの表面形状を算出する。制御装置３は、肝臓Ｌの表面形状と、図９に示す補助エコー画像ＡＥにおける対象組織ＴＵの位置と、に基づいて対象組織ＴＵの三次元表示座標系Ｃ２における位置を算出する。

【0055】

図１２は、対象組織ＴＵの仮想画像ＶＴが表示された表示画像Ｄ１を示す図である。
制御装置３は、表示画像Ｄ１に対して、対象組織ＴＵの三次元表示座標系Ｃ２における位置に対象組織ＴＵの仮想画像ＶＴを重畳表示する。術者は、例えば対象組織ＴＵの仮想画像ＶＴを確認しながら肝臓Ｌを正確に切除できる。

【0056】

制御装置３は、次にステップＳ２１を実行する。ステップＳ２１において、制御装置３が制御を終了するかを判定する。制御を終了しない場合、制御装置３は、再度ステップＳ１１を実施する。制御を終了する場合、制御装置３は、次にステップＳ２２を実施して制御を終了する。

【0057】

術者が基準位置画像Ｓを使用せず、基準位置画像Ｓを表示画像Ｄ１に表示させる必要がない場合、ステップＳ１３（基準位置検出工程）およびステップＳ１４（基準位置表示工程）は実施しなくてもよい。基準位置画像Ｓを表示画像Ｄ１に表示させたほうが、術者は処置部１２を回転操作しやすい。特に、超音波プローブ１の湾曲部１３を湾曲させたり、別のトロッカから超音波プローブ１を挿入したりする場合において、基準位置画像Ｓを表示画像Ｄ１に表示させたほうが、術者は処置部１２を回転操作しやすい。

【0058】

制御装置３は、ステップＳ１７において位置の差分を検出した後、ステップＳ１８を実施せず、ステップＳ２０を実施してもよい。制御装置３は、ステップＳ１７において検出した位置の差分が所定の閾値以上かどうかにかかわらず、検出結果を表示してもよい。

【0059】

本実施形態の医療システム１００によれば、第２エコー画像ＡＥから、中央に対象組織ＴＵが映るように第１エコー画像を取得し、第１エコー画像を取得した基準位置Ｐにおいて取得された第２エコー画像ＡＥの中心軸Ｏに対する対象組織ＴＵの位置の差分を検出することができる。これによって、基準位置Ｐにおける肝臓Ｌの表面の法線方向ｄ２に対象組織ＴＵがあるかないかの判定を支援できる。よって、肝臓Ｌにおける対象組織ＴＵの正確な位置を推定するための作業を効率化することが可能となる。また、医療システム１００は、位置の差分がなくなり肝臓Ｌの表面の法線方向ｄ２に対象組織ＴＵがあると判定される位置まで処置部１２を移動させることをガイドするガイド線Ｇ１およびガイド矢印Ｇ２を表示画像Ｄ１に表示できる。また、医療システム１００は、表示画像Ｄ１に対して対象組織ＴＵの仮想画像ＶＴを重畳表示できる。

【0060】

以上、本発明の第一実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。また、上述の実施形態および以下で示す変形例において示した構成要素は適宜に組み合わせて構成することが可能である。

【0061】

（変形例１）
例えば、上記実施形態において支援情報はガイド線Ｇ１およびガイド矢印Ｇ２であったが、支援情報はこれに限定されない。支援情報は例えば音声情報であってもよい。

【0062】

（第二実施形態）
本発明の第二実施形態について、図１３から図１７を参照して説明する。以降の説明において、既に説明したものと共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

【0063】

医療システム１００Ｂは、第一実施形態に係る医療システム１００と同様、超音波プローブ１と、内視鏡２と、制御装置３と、表示装置４と、入力装置５と、を備えている。医療システム１００Ｂは、第一実施形態に係る医療システム１００と比較して、制御装置３が実施する制御のみが異なる。以降、図１３に示す制御装置３の制御フローチャートに沿って説明を行う。

【0064】

術者は、第一実施形態と同様、表示画像Ｄ１を観察しながら、表示装置４に映るエコー画像Ｄ２に処置対象の肝臓Ｌの対象組織ＴＵが表示されるように、超音波プローブ１を操作する。第二実施形態においては、エコー画像Ｄ２の中心軸Ｏ上に対象組織ＴＵが表示されていなくてもよい。

【0065】

図１３に示すように、制御装置３が起動されると、制御装置３は初期化を実施した後に制御を開始する（ステップＳ１０）。次に、制御装置３はステップＳ１１を実行する。ステップＳ１１からステップＳ１３までは第一実施形態と同様である。制御装置３は第１エコー画像ＳＥを記録し、第１基準位置Ｐを検出する。次に、制御装置３はステップＳ３１を実行する。

【0066】

ステップＳ３１において、制御装置３は、表示画像Ｄ１の処置部１２の長手軸方向中央に対して、検出した第１基準位置Ｐに第１基準位置画像Ｓを重畳表示する（第１基準位置画像表示工程）。そして、制御装置３は、表示画像Ｄ１において処置部１２が移動された場合には、第１基準位置画像Ｓも追従表示する。具体的には、制御装置３は、処置部１２の移動に合わせて常に処置部１２の長手軸方向中央に第１基準位置画像Ｓを表示するようにする。本実施形態において第１基準位置画像Ｓは星形形状の画像であるが、第１基準位置画像Ｓはこれに限定されない。

【0067】

図１４は、第１基準位置画像Ｓが重畳表示された表示画像Ｄ１を示す図である。図１５は、第１基準位置Ｐと第１エコー画像ＳＥとの関係の一例を示す図である。第二実施形態において、第１エコー画像ＳＥには、対象組織ＴＵが中心軸Ｏ上に映っていなくてもよい。次に、制御装置３はステップＳ３２を実行する。

【0068】

ステップＳ３２において、制御装置３は、対象組織ＴＵの位置を推定する（第２基準位置推定工程）。例えば、制御装置３は、超音波プローブ１の処置部１２の観察方向ｄ１が、第１基準位置Ｐにおける肝臓Ｌの表面の法線方向ｄ２と一致していると仮定して対象組織ＴＵの位置（第２基準位置Ｑ）を推定する。次に、制御装置３はステップＳ３３を実行する。

【0069】

図１６は、第２基準位置画像Ｒが重畳表示された表示画像Ｄ１を示す図である。
ステップＳ３３において、制御装置３は、表示画像Ｄ１に対して、推定した対象組織ＴＵの位置（第２基準位置Ｑ）に第２基準位置画像Ｒを重畳表示する。（第２基準位置画像表示工程）。本実施形態において第２基準位置画像Ｒは四角形状の画像であるが、第２基準位置画像Ｒはこれに限定されない。

【0070】

図１７は、処置部１２の位置を変更した際の表示画像Ｄ１を示す図である。
術者は、表示画像Ｄ１に表示される第２基準位置画像Ｒを中心として超音波プローブ１の処置部１２を回転させる。術者は処置部１２の長手軸方向の中央（第１基準位置画像Ｓ）を対象組織位置画像Ｒに一致させて処置部１２を回転させる。術者は、処置部１２と肝臓Ｌの表面との接平面上に処置部１２が配置された状態をおおむね維持しつつ処置部１２を回転させる。接平面は肝臓Ｌの表面の法線方向ｄ２と垂直な面である。図１７に示す例においては、超音波プローブ１の処置部１２を第１基準位置画像Ｓを中心として約９０度回転させているが、回転角度はこれに限定されない。

【0071】

次に、制御装置３はステップＳ１５を実行する。ステップＳ１５からステップＳ１７までは第一実施形態と同様である。制御装置３は第２エコー画像ＡＥを記録し、第２エコー画像ＡＥにおける中心軸Ｏに対する対象組織ＴＵの位置の差分を検出する。次に、制御装置３はステップＳ３４を実行する。

【0072】

ステップＳ３４において、制御装置３は、ステップＳ１７において検出した位置の差分を所定の閾値と比較する。中心軸Ｏに対する対象組織ＴＵの位置の差分が所定の閾値より小さい場合、第２基準位置Ｑにおける肝臓Ｌの表面の法線方向ｄ２に対象組織ＴＵがあると判定できる。一方、中心軸Ｏに対する対象組織ＴＵの位置の差分が所定の閾値以上である場合、または、第２エコー画像ＡＥ上に対象組織ＴＵが表示されなかった場合、第２基準位置Ｑにおける肝臓Ｌの表面の法線方向ｄ２に対象組織ＴＵがないと判定できる。ステップＳ１７において検出した位置の差分が所定の閾値以上の場合、制御装置３はステップＳ１９を実行する。ステップＳ１７において検出した位置の差分が所定の閾値より小さい場合、制御装置３はステップＳ２０を実行する。

【0073】

本実施形態の医療システム１００Ｂによれば、第２エコー画像ＡＥの中心軸Ｏに対する対象組織ＴＵの位置の差分を検出することができる。第１エコー画像ＳＥの中央に対象組織ＴＵが映ってない場合であっても、第２基準位置Ｑにおける肝臓Ｌの表面の法線方向ｄ２に対象組織ＴＵがあるかないかの判定を支援できる。よって、肝臓Ｌにおける対象組織ＴＵの正確な位置を推定するための作業を効率化することが可能となる。

【0074】

以上、本発明の第二実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。また、上述の実施形態および変形例において示した構成要素は適宜に組み合わせて構成することが可能である。

【0075】

（第三実施形態）
本発明の第三実施形態について、図１８から図２０を参照して説明する。以降の説明において、既に説明したものと共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

【0076】

医療システム１００Ｃは、第一実施形態に係る医療システム１００と同様、超音波プローブ１と、内視鏡２と、制御装置３と、表示装置４と、入力装置５と、を備えている。医療システム１００Ｃは、第一実施形態に係る医療システム１００と比較して、処置部１２と制御装置３が実施する制御のみが異なる。以降、図１８に示す制御装置３の制御フローチャートに沿って説明を行う。

【0077】

処置部１２は、第一実施形態および第二実施形態と異なり、リニア方式のスキャンのみを行う。この場合、処置部１２がスキャンする断面は処置部１２の長手軸と平行な断面であり、かつ、長方形である。

【0078】

術者は、第一実施形態と同様、表示画像Ｄ１を観察しながら、表示装置４に映るエコー画像Ｄ２に処置対象の肝臓Ｌの対象組織ＴＵが表示されるように、超音波プローブ１を操作する。第三実施形態においては、第二実施形態と同様に、エコー画像Ｄ２の中心軸Ｏ上に対象組織ＴＵが表示されていなくてもよい。

【0079】

図１８に示すように、制御装置３が起動されると、制御装置３は初期化を実施した後に制御を開始する（ステップＳ１０）。次に、制御装置３はステップＳ１１を実行する。ステップＳ１１からステップＳ１２までは第一実施形態と同様である。制御装置３は、第１エコー画像ＳＥを記録する。次に、制御装置３はステップＳ４１を実行する。

【0080】

図１９は、第１基準位置Ｐと第１エコー画像ＳＥとの関係の一例を示す図である。
ステップＳ４１において、制御装置３は、第１エコー画像ＳＥを記録したときの超音波プローブ１の処置部１２上の対象組織ＴＵに対応する位置である第１基準位置Ｐを検出する（第１基準位置検出工程）。具体的には、まず、ステップＳ１２で記録した第１エコー画像ＳＥにおいて、中心軸Ｏに対する対象組織ＴＵの位置の差分Ｌ２を検出する。その後、第１エコー画像ＳＥにおける差分Ｌ２に基づき、表示画像Ｄ１における差分Ｌ２’を算出する。そして、表示画像Ｄ１における処置部１２において、処置部１２の長手軸方向中央位置から距離Ｌ２’だけずれた位置を第１基準位置Ｐとして検出する。

【0081】

次に、制御装置３はステップＳ４２を実行する。ステップＳ４２において、制御装置３は、ステップＳ４１で検出した第１基準位置Ｐに対して、第１基準位置画像Ｓを重畳表示する。そして、表示画像Ｄ１において処置部１２が移動された場合は、第１基準位置画像Ｓも追従表示する。具体的には、処置部１２の移動に合わせて常に処置部１２の第１基準位置Ｐに第１基準位置画像Ｓを表示するようにする。本実施形態において第１基準位置画像Ｓは星形形状の画像であるが、第１基準位置画像Ｓはこれに限定されない。

【0082】

次に、制御装置３はステップＳ３１を実行する。ステップＳ３１からステップＳ３２までは第二実施形態と同様である。

【0083】

次に、術者は、表示画像Ｄ１に表示される第２基準位置画像Ｒを中心として超音波プローブ１の処置部１２を回転させる。術者は処置部１２の第１基準位置画像Ｓを対象組織位置画像Ｒに一致させて処置部１２を回転させる。術者は、処置部１２と肝臓Ｌの表面との接平面上に処置部１２が配置された状態をおおむね維持しつつ処置部１２を回転させる。接平面は肝臓Ｌの表面の法線方向ｄ２と垂直な面である。

【0084】

次に、制御装置３はステップＳ１５を実行する。ステップＳ１５からステップＳ１６までは第一実施形態と同様である。次に、制御装置３はステップＳ４３を実行する。

【0085】

図２０は、第１エコー画像ＳＥと第２エコー画像ＡＥとの関係の一例を示す図である。
ステップＳ４３において、制御装置３は、第１エコー画像ＳＥにおける対象組織ＴＵの位置と第２エコー画像ＡＥにおける対象組織ＴＵの位置とを比較して、対象組織ＴＵの位置の差分（位置ずれ）を検出する（差分検出工程）。例えば、図２０に示すように、第１エコー画像ＳＥにおける対象組織ＴＵの位置と、第２エコー画像ＡＥにおける対象組織ＴＵの位置とは、中心軸Ｏと垂直な水平方向においてＬ３だけ離れた位置にあり、位置の差分はＬ３である。

【0086】

次に、制御装置３はステップＳ１８を実行する。ステップＳ１８は第１実施形態と同様である。さらに、以降のステップＳ１９からステップＳ２２も第一実施形態と同様である。

【0087】

本実施形態の医療システム１００Ｃによれば、第１エコー画像ＳＥにおける対象組織ＴＵの位置と第２エコー画像ＡＥにおける対象組織ＴＵの位置との差分を検出することができる。処置部１２がリニア方式の場合、かつ、第１エコー画像ＳＥの中央に対象組織ＴＵが映ってない場合であっても、第２基準位置Ｑにおける肝臓Ｌの表面の法線方向ｄ２に対象組織ＴＵがあるかないかの判定を支援できる。よって、肝臓Ｌにおける対象組織ＴＵの正確な位置を推定するための作業を効率化することが可能となる。

【0088】

以上、本発明の第三実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。また、上述の実施形態および変形例において示した構成要素は適宜に組み合わせて構成することが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0089】

本発明は、超音波プローブを使用する医療システムに適用することができる。

【符号の説明】

【0090】

１００，１００Ｂ 医療システム
１ 超音波プローブ
１２ 処置部
１３ 湾曲部
１５ 第一超音波プローブ
１６ 第二超音波プローブ
２ 内視鏡（撮像装置）
３ 制御装置
４ 表示装置
５ 入力装置
２２ 撮像部
Ｄ１ 表示画像
Ｄ２ エコー画像
ＳＥ 第１エコー画像
ＡＥ 第２エコー画像
ＴＵ 対象組織

【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】