JP4801968B2 - 画像診断・治療支援装置及び画像データ表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像診断・治療支援装置及び画像データ表示方法に係り、特に、画像データ観察下にて行なわれる疾患部の治療に有効な画像データの生成と表示を可能とする画像診断・治療支援装置及び画像データ表示方法に関する。

現在、我が国における３大疾患の１つである癌疾患の死亡率は年々増加の一途にあり、この癌疾患に対する早期診断／治療が強く望まれている。例えば、肝癌は癌疾患の約１０％を占め、更に増加の傾向にある。一方、超音波診断装置、ＭＲＩ装置、Ｘ線ＣＴ装置等の医用画像診断装置の技術進歩は目覚しく、上述の肝癌をはじめとする各種癌疾患の早期発見に必要不可欠なものとなってきている。

特に、高速回転ヘリカルスキャンと１６列あるいは６４列の多列検出器を組み合わせたＸ線ＣＴ装置による３次元撮像法や、傾斜磁場系、高周波磁場系及びＲＦコイル系の性能向上により高速撮像が可能となったＭＲＩ装置による３次元撮像法が実用化され、これらの３次元撮像法によって得られるボリュームレンダリング画像データ等の観察によりその診断能は従来の２次元撮像法と比較して著しく向上している。

一方、超音波診断装置は、超音波プローブを体表に接触させるだけの簡単な操作で２次元画像データのリアルタイム観測を可能にし、更に、近年では、超音波振動素子が１次元配列された超音波プローブの機械的移動、あるいは超音波振動素子が２次元配列された所謂２次元アレイ超音波プローブにより３次元的なＢモード画像データやカラードプラ画像データを生成する方法が開発されている。そして、これらの画像データに基づいて肝臓等の実質臓器や血管情報を合成表示し腫瘍の緘別診断を行なう方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

ところで、上述の肝癌の治療法として、（ａ）肝動脈内抗ガン剤注入療法、（ｂ）肝動脈塞栓療法、（ｃ）低侵襲治療法、（ｄ）開腹外科手術等が一般に行われているが、近年では、手技が簡単でしかも患者への負担が少ない低侵襲治療法が特に注目されている。この低侵襲治療法には、ＰＥＩＴ（経皮的エタノール注入法：Percutaneous Ethanol Injection Technique）やマイクロ波穿刺焼灼法があり、これらの治療法において使用される穿刺針の患者への挿入は、リアルタイム表示される画像データの観察下にて行なわれる。

又、最近では、焼灼治療法の一つとしてＲＦＡ（高周波焼灼法：Radio Frequency Ablation）が脚光を浴び始め、既に臨床評価が開始されている。このＲＦＡでは単一針であるCoolTipや複数展開針のRITAが穿刺針として用いられ、腫瘍に対する穿刺針の挿入は、通常、画像データの観察下にて体表面から経皮的に行われるが、腹腔鏡（パラログラフィ）による肝表面の観察下、あるいは肝表面に配置した専用小型超音波プローブによる超音波画像データの観察下にて行われることもある。又、画像データ観察下で前立腺癌や乳癌に対して集束超音波を照射し病巣部を焼灼する体外焼灼治療法を肝癌治療へ適用するための研究も進められている。

そして、腫瘍や腫瘍表面に沿って走行する栄養血管等の位置や形状に関する正確な情報を提供してくれる３次元画像データの観測下にて上述の治療を行なうことにより治療効果と治療に対する安全性を飛躍的に向上させることができる。
特開平１１−１６４８３３号公報

肝臓癌（特に原発性肝癌）等の腫瘍においては、通常、癌組織を養うための栄養血管が腫瘍を覆うように造成されている。従って、腫瘍の表面を走行する栄養血管を上述の各種撮像法によって描出することにより腫瘍の鑑別診断に有効な情報を得ることができ、又、腫瘍の位置や形状を正確かつ容易に把握することが可能となる。特に、超音波診断装置を用いた場合には、血液に混入した超音波造影剤の流れに起因するドプラ信号を検出することにより栄養血管を鮮明に描出することができる。

しかしながら、上述の低侵襲治療法における治療時間は、通常、数分乃至数十分であるのに対して、例えば、肝動脈や門脈に注入した超音波造影剤が血管内に滞留し造影効果を呈する時間は約３０秒である。同様にして、造影剤を用いたＸ線ＣＴ検査やＭＲＩ検査において造影効果が維持される時間も上述の治療に要する時間に比して極めて短い。又、治療中に造影剤を繰り返し投与することは、特にＸ線造影剤では、患者に与える苦痛を増大させるのみならず治療を担当する医師の負担も大きく、更に、超音波造影剤は高価なため、経済的な理由から１検査当たりの投与回数は１回乃至２回に制約される場合が多い。

即ち、低侵襲治療時における腫瘍の位置や形状の確認を画像データの観察下にて行なう際、上述の理由により造影剤の使用が不可能なために腫瘍の輪郭を正確に描出することができず、従って、低侵襲治療を正確かつ安全に行なうことが困難になるという問題点を有していた。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、画像データの観察下にて患者の病巣部に対する治療を行なう際、造影剤が投与された治療前の患者に対して得られた３次元画像データの血流情報と、造影剤の投与が無い治療中の当該患者に対して得られた画像データの実質臓器情報を組み合わせて表示することにより病巣部の輪郭情報を容易に把握することが可能な画像診断・治療支援装置及び画像データ表示方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明の画像診断・治療支援装置は、患者に対する３次元超音波走査を制御する走査制御手段と、前記３次元超音波走査によって得られた受信超音波に基づいて画像信号を検出する信号検出手段と、造影剤が投与された治療前の前記患者から得られた前記画像信号に基づくドプラモードボリュームデータと造影剤が投与されていない治療中の前記患者から得られた前記画像信号に基づくＢモードボリュームデータを生成する画像データ生成手段と、前記ドプラモードボリュームデータに基づく３次元の血流情報と前記Ｂモードボリュームデータに基づく実質臓器情報を合成して治療支援用画像データを生成する画像データ合成手段と、前記治療支援用画像データを表示する表示手段とを備えたことを特徴としている。

又、請求項５に係る本発明の画像データ表示方法は、信号検出手段が、造影剤が投与された治療前の患者に対する超音波３次元走査によって得られた受信超音波に基づいて第１の画像信号を検出するステップと、画像データ生成手段が、前記治療前の患者から得られた前記第１の画像信号に基づいてドプラモードボリュームデータを生成するステップと、前記信号検出手段が、造影剤が投与されていない前記患者に対する超音波３次元走査によって得られた受信超音波に基づいて第２の画像信号を検出するステップと、前記画像データ生成手段が、前記患者から得られた前記第２の画像信号に基づいてＢモードボリュームデータを生成するステップと、画像データ合成手段が、前記ドプラモードボリュームデータに基づく３次元の血流情報と前記Ｂモードボリュームデータに基づく実質臓器情報を合成して治療支援用画像データを生成するステップと、表示手段が、前記治療支援用画像データを表示するステップを有することを特徴としている。

本発明によれば、画像データの観察下にて患者の病巣部に対する治療を行なう際、造影剤が投与された治療前の患者に対して得られた３次元画像データの血流情報と造影剤の投与が無い治療中の当該患者に対して得られた画像データの実質臓器情報を組み合わせて表示することにより病巣部の輪郭を容易に把握することが可能となる。このため、病巣部に対する治療を正確かつ安全に行なうことができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

以下に述べる本発明の実施例では、画像データ観察下にて患者の病巣部に対する穿刺治療を行なう際に、超音波造影剤が投与された治療前の患者に対し超音波走査を行なって３次元的なＢモード画像データ（以下では、第１のＢモードボリュームデータと呼ぶ。）及び３次元的なドプラモード画像データ（以下では、ドプラモードボリュームデータと呼ぶ。）を第１の画像データとして生成する。

次いで、超音波造影剤が投与されていない治療中の当該患者に対し超音波走査を行なって３次元的なＢモード画像データ（以下では、第２のＢモードボリュームデータと呼ぶ。）を第２の画像データとして生成する。そして、治療前に得られたドプラモードボリュームデータに基づいて生成したボリュームレンダリング画像データ（ＶＲ画像データ）における３次元血管情報あるいはＭＰＲ（Multi Planar Reconstruction）画像データにおける２次元血管情報と、第２のＢモードボリュームデータに基づいて生成したＭＰＲ画像データにおける２次元実質臓器情報を所定フォーマットで組み合わせて治療支援を目的とした画像データ（以下では、治療支援用画像データと呼ぶ。）を生成する。

尚、以下に述べる実施例では、微小な超音波振動素子が２次元配列された２次元アレイ超音波プローブを用いて当該患者に対する３次元超音波走査を行ない、この３次元超音波走査によって得られた治療前及び治療中のボリュームデータに基づいて治療支援用画像データを生成する場合について述べるが、これに限定されるものではない。

（装置の構成）
本実施例における画像診断・治療支援装置の構成につき図１乃至図４を用いて説明する。尚、図１は、画像診断・治療支援装置の全体構成を示すブロック図であり、図２乃至図４は、この画像診断・治療支援装置が備えた信号検出部、画像データ生成部及び画像データ合成部の具体的な構成を示すブロック図である。

図１に示した本実施例の画像診断・治療支援装置１００は、患者に対し画像データの生成に必要な画像信号を検出する信号検出部１と、この画像信号を所定の方法によって処理し治療前及び治療中の画像データ（ボリュームデータ）を生成する画像データ生成部２と、信号検出部１に備えられた超音波プローブ１１の位置情報を計測する位置情報計測部３と、治療前のボリュームデータに基づく血管情報と治療後のボリュームデータに基づく実質臓器情報を合成して治療支援用画像データを生成する画像データ合成部４を備え、更に、生成された治療支援用画像データを表示する表示部６と、患者情報の入力、画像データ生成条件の設定、各種コマンド信号の入力等を行なう入力部７と、上述の各ユニットを統括的に制御するシステム制御部８を備えている。

信号検出部１は、微小なＮｏ個の超音波振動素子が２次元配列され当該患者に対して超音波パルス（送信超音波）を送信すると共に当該患者から得られた超音波反射波（受信超音波）を画像信号（受信信号）に変換する超音波プローブ１１と、当該患者の所定方向に対し超音波パルスを送信するためのＮｔチャンネルの駆動信号を前記超音波振動素子に供給する送信部１２と、前記超音波振動素子から得られたＮｒチャンネルの受信信号を整相加算する受信部１３を備えている。

超音波プローブ１１は、セクタ走査、リニア走査、コンベックス走査等に対応して構成され、治療を担当する医師ら（以下では、操作者と呼ぶ。）は診断部位や診断目的に応じて任意に選択することが可能であるが、本実施例では、Ｎｏ個の超音波振動素子が２次元配列されたセクタ走査用の超音波プローブ１１を用いた場合について述べる。又、説明を簡単にするために、送信部１２における駆動信号チャンネル数Ｎｔ及び受信部１３における受信信号チャンネル数Ｎｒは何れも超音波振動素子数Ｎｏに等しい場合について述べるが、これに限定されるものではない。

即ち、図２に示した信号検出部１の超音波プローブ１１は、２次元配列された図示しないＮｏ個の超音波振動素子をその先端部に有し、この先端部を患者の体表に接触させて超音波の送受信を行なう。又、前記超音波振動素子の各々は、図示しないＮｏチャンネルの多芯ケーブルを介して送信部１２及び受信部１３に接続されている。

送信部１２は、レートパルス発生器１２１と、送信遅延回路１２２と、駆動回路１２３を備えている。そして、レートパルス発生器１２１は図示しない基準信号発生器と分周器を有し、前記基準信号発生器が出力した基準信号を分周して送信超音波の繰り返し周期を決定するレートパルスを生成する。又、前記基準信号を分周して超音波反射波の中心周波数とほぼ等しい周波数を有した矩形波を生成する。

送信遅延回路１２２は、Ｎｏチャンネルの独立な遅延回路から構成され、送信超音波を所定の深さに集束するための集束用遅延時間と、所定の方向に送信するための偏向用遅延時間をレートパルス発生器１２１から供給されたレートパルスに与え、このレートパルスを駆動回路１２３に供給する。そして、Ｎｏチャンネルの駆動回路１２３は、送信遅延回路１２２から供給されたレートパルスに同期して駆動信号を生成し、超音波プローブ１１の先端部に内蔵されたＮｏ個の超音波振動素子を駆動して患者体内に送信超音波を放射する。

一方、受信部１３は、Ｎｏチャンネルから構成されたＡ／Ｄ変換器１３１及び受信遅延回路１３２と加算器１３３を備え、超音波振動素子から供給されたＮｏチャンネルの受信信号は、Ａ／Ｄ変換器１３１にてデジタル信号に変換されて受信遅延回路１３２に送られる。受信遅延回路１３２は、所定の深さからの受信超音波を集束するための集束用遅延時間と、所定方向に対して受信指向性を設定するための偏向用遅延時間をＡ／Ｄ変換器１３１から出力されたＮｏチャンネルの受信信号の各々に与え、加算器１３３は、受信遅延回路１３２から出力された受信信号を加算する。即ち、患者体内の所定方向から得られた受信信号は受信遅延回路１３２と加算器１３３によって整相加算される。

次に、図３に示す画像データ生成部２は、上述の受信部１３から供給された受信信号を信号処理してＢモードデータを生成するＢモードデータ生成部２１と、前記受信信号を直交検波してドプラ信号を検出するドプラ信号検出部２２と、検出されたドプラ信号に基づいてドプラモードデータを生成するドプラモードデータ生成部２３と、当該患者に対する３次元超音波走査によって得られた上述のＢモードデータ及びドプラモードデータを順次保存してＢモードボリュームデータ及びドプラモードボリュームデータを生成するデータ記憶部２４を備えている。

Ｂモードデータ生成部２１は、包絡線検波器２１１と対数変換器２１２を備え、包絡線検波器２１１は、受信部１３の加算器１３３から供給された整相加算後の受信信号を包絡線検波し、この包絡線検波信号は、対数変換器２１２においてその振幅が対数変換される。尚、包絡線検波器２１１と対数変換器２１２は順序を入れ替えて構成してもよい。

一方、ドプラ信号検出部２２は、π／２移相器２２１、ミキサ２２２−１及び２２２−２、ＬＰＦ（低域通過フィルタ）２２３−１及び２２３−２を備え、受信部１３の加算器１３３から供給された受信信号を直交位相検波してドプラ信号を検出する。

即ち、受信部１３から供給された受信信号は、ミキサ２２２−１及び２２２−２の第１の入力端子に入力される。一方、図２に示した送信部１２のレートパルス発生器１２１から供給された前記矩形波は、ミキサ２２２−１の第２の入力端子に直接供給されると共にπ／２移相器２２１において位相が９０度シフトされてミキサ２２２−２の第２の入力端子に供給される。そして、ミキサ２２２−１及び２２２−２の出力は、ＬＰＦ２２３−１及び２２３−２に供給されて受信部１３の出力信号周波数と前記矩形波の基本周波数の差の成分が検出される。

次に、ドプラモードデータ生成部２３は、ドプラ信号記憶部２３１、ＭＴＩフィルタ２３２及び自己相関演算器２３３を備え、ドプラ信号検出部２２によって検出されたドプラ信号はドプラ信号記憶回路２３１に一旦保存される。次いで、ＭＴＩフィルタ２３２は、ドプラ信号記憶回路２３１に保存されたドプラ信号に対してフィルタリング処理を行ない血管内の血流に起因した成分（血流ドプラ成分）を抽出する。又、自己相関演算器２３３は、ＭＴＩフィルタ２３２によって抽出された血流ドプラ成分に対して自己相関値を算出し、更に、この自己相関値に基づいてドプラモードデータを生成する。この場合、自己相関演算器２３３は、自己相関処理によって算出した血流ドプラ成分のパワー値に基づいてドプラモードデータを生成することにより血流情報を高感度で検出することができるが、血流ドプラ成分の平均速度や分散値等を用いてドプラモードデータを生成しても構わない。

一方、データ記憶部２４は、図示しないＢモードデータ記憶領域とドプラモードデータ記憶領域を有し、Ｂモードデータ生成部２１において生成されたＢモードデータ及びドプラモードデータ生成部２３において生成されたドプラモードデータを３次元超音波走査の走査方向に対応させて上述の各記憶領域に順次保存することによりＢモードボリュームデータ及びドプラモードボリュームデータを生成する。尚、Ｂモードボリュームデータやドプラモードボリュームデータには位置情報計測部３から供給される超音波プローブ１１の位置情報が付帯情報として付加される。

位置情報計測部３は、当該患者の体表に配設された超音波プローブ１１の位置や角度あるいは走査断面方向などを計測するものであり、例えば、当該患者の近傍に設置された磁気発信器と超音波プローブ１１に装着された磁気センサ（何れも図示せず）等から構成されている。そして、磁気センサが検出した磁気信号に基づいて計測した超音波プローブ１１の位置情報は画像データ生成部２におけるデータ記憶部２４に供給される。尚、上述の磁気センサの替わりに超音波センサのような他の位置センサを用いても構わない。

次に、図１の画像データ合成部４は、図４に示すようにＭＰＲ画像データ生成部４１と、レンダリング画像データ生成部４２と、データ合成部４３を備えている。

ＭＰＲ画像データ生成部４１は、図３に示した画像データ生成部２のデータ記憶部２４に一旦保存されたＢモードボリュームデータ及びドプラモードボリュームデータの所定断面における画素を読み出してＢモードＭＰＲ画像データ及びドプラモードＭＰＲ画像データを生成する。この場合、ＭＰＲ画像データ生成部４１は、１つの断面におけるＭＰＲ画像データや互いに直交する３つの断面の夫々におけるＭＰＲ画像データの生成を行なうが、これらの詳細については後述する。

一方、レンダリング画像データ生成部４２は、不透明度・色調設定部４２１と、レンダリング処理部４２２を備えている。不透明度・色調設定部４２１は、治療前の当該患者から得られ前記データ記憶部２４に保存されているドプラモードボリュームデータ及びＢモードボリュームデータを読み出し、これらのボリュームデータの各画素値（ボクセル値）に基づいて不透明度や色調を設定する。

又、レンダリング処理部４２２は、不透明度・色調設定部４２１が設定した不透明度や色調の情報に基づいて上述のドプラモードボリュームデータ及びＢモードボリュームデータを処理してドプラモードＶＲ画像データ及びBモードＶＲ画像データを生成する。

そして、データ合成部４３は、ＭＰＲ画像データ生成部４１が生成したＢモードＭＰＲ画像データにおける２次元の実質臓器情報とドプラモードＭＰＲ画像データにおける２次元の血流情報、あるいは、前記ＢモードＭＰＲ画像データにおける２次元の実質臓器情報とレンダリング画像データ生成部４２が生成したドプラモードＶＲ画像データにおける３次元の血流情報を所定のフォーマットに基づいて合成し治療支援用画像データを生成する。

但し、治療前に得られたドプラモードＶＲ画像データにおける３次元血流情報あるいはドプラモードＭＰＲ画像データにおける２次元血流情報と治療中に得られたＢモードＭＰＲ画像データにおける２次元実質臓器情報との合成は、これらの画像データの生成に用いたボリュームデータの付帯情報である超音波プローブ１１の位置情報に基づいて行なわれる。尚、治療前と治療中における撮像対象の３次元的な位置関係が概略同一の場合には、位置情報は必ずしも必要ではない。

次に、データ合成部４３において生成される治療支援用画像データの具体例につき図５及び図６を用いて説明する。

図５（ａ）は、治療中に得られた第２のＢモードボリュームデータに基づいてＭＰＲ画像データ生成部４１が生成した所定断面ＰＬａのＢモードＭＰＲ画像データＭＢａと、治療前に得られたドプラモードボリュームデータに基づいてレンダリング画像データ生成部４２が生成したドプラモードＶＲ画像データＶＣａが超音波プローブ１１の位置情報に基づいて合成された治療支援用画像データ５１を示している。

又、図５（ｂ）は、ＭＰＲ画像データ生成部４１が、治療中に得られた第２のＢモードボリュームデータに基づいて生成した所定断面ＰＬｂのＢモードＭＰＲ画像データＭＢｂと、治療前に得られたドプラモードボリュームデータに基づいて生成した前記所定断面ＰＬｂにおけるドプラモードＭＰＲ画像データＭＣｂが合成された治療支援用画像データ５２である。

一方、図６は、治療中に得られた第２のＢモードボリュームデータに基づいてＭＰＲ画像データ生成部４１が生成した直交する３つの断面ＰＬｃ−１乃至ＰＬｃ−３のＢモードＭＰＲ画像データＭＢｃ−１乃至ＭＢｃ−３と、治療前に得られたドプラモードボリュームデータに基づいてレンダリング画像データ生成部４２が生成したドプラモードＶＲ画像データＶＣｃが合成された治療支援用画像データ５３を示している。

再び図１に戻って、表示部６は、図示しない表示用データ生成回路と変換回路とカラーモニタを備えている。表示用データ生成回路は、画像データ合成部４において生成された治療支援用画像データを所定の表示フォーマットに変換した後、システム制御部８から供給される患者情報や画像データ生成条件等の情報を合成して表示用データを生成する。そして、前記変換回路は、この表示用データに対してＤ／Ａ変換とテレビフォーマット変換を行なって映像信号を生成しＣＲＴあるいは液晶等のカラーモニタに表示する。

この場合、表示部６は、図５及び図６に示した治療支援用画像データ５１乃至５３を夫々独立に表示してもよく、適宜組み合わせて表示してもよい。又、図７に示すように互いに直交する３つの断面の各々におけるＢモードＭＰＲ画像データ及びドプラモードＭＰＲ画像データを夫々合成して並列表示してもよい。尚、図７では、互いに直交する３つの断面ＰＬｄ−１乃至ＰＬｄ−３におけるＢモードＭＰＲ画像データＭＢｄ−１乃至ＭＢｄ−３とドプラモードＭＰＲ画像データＭＣｄ−１乃至ＭＣｄ−３が合成された治療診断支援用画像データ５４−１乃至５４−３が表示領域ＡＲ−１乃至ＡＲ−３に表示されている。又、表示領域ＡＲ−４には、例えば、図６に示した治療支援用画像データ５３あるいは図５（ａ）に示した治療支援用画像データ５１が参照画像データとして表示されている。

一方、入力部７は、操作パネル上にキーボード、トラックボール、マウス等の入力デバイスと表示パネルを備えたインタラクティブなインターフェースであり、患者情報や各種コマンド信号の入力、超音波送受信条件の設定、各種画像データ生成条件の設定、ＭＰＲ画像データの断面設定等を行なう。

次に、システム制御部８は、図示しないＣＰＵと記憶回路を備え、入力部７からの指示信号に基づいて、上記各ユニットの制御やシステム全体の制御を統括して行なう。特に、図２に示した送信部１２の送信遅延回路１２２及び受信部１３の受信遅延回路１３２における遅延時間を制御し、治療前及び治療中の当該患者に対し３次元超音波走査を行なう。

（治療支援用画像データの生成手順）
次に、本実施例における治療支援用画像データの生成手順につき図８のフローチャートに沿って説明する。尚、以下では、治療前に得られるドプラモードＶＲ画像データと治療中に得られるＢモードＭＰＲ画像データを超音波プローブ１１の位置情報に基づいて合成し治療支援用画像データを生成する場合について述べるが、これに限定されない。

当該患者に対する３次元超音波走査に先立ち、画像診断・治療支援装置１００の操作者は、入力部７において患者情報を入力すると共に超音波送受信条件や画像データ生成条件の初期設定を行なう（図８のステップＳ１）。

次いで、操作者は、治療前の当該患者に対する超音波造影剤の投与と超音波プローブ１１の配設を行なった後（図８のステップＳ２）、入力部７にて超音波３次元走査を開始するためのコマンド信号を入力する（図８のステップＳ３）。そして、このコマンド信号がシステム制御部８に供給されることにより、治療前ボリュームデータの生成が開始される。

治療前ボリュームデータの生成に際し、図２に示した送信部１２のレートパルス発生器１２１は、システム制御部８から供給される制御信号に従い、当該患者の体内に放射される送信超音波の繰り返し周期（レート周期）を決定するレートパルスを生成し送信遅延回路１２２に供給する。送信遅延回路１２２は、システム制御部８から供給される制御信号に基づいて送信超音波を集束するための遅延時間と、最初の走査方向（θ１、φ１）に送信するための遅延時間を前記レートパルスに与え、このレートパルスをＮｏチャンネルの駆動回路１２３に供給する。次いで、駆動回路１２３は、送信遅延回路１２２から供給されたレートパルスに基づいて駆動信号を生成し、この駆動信号を超音波プローブ１１におけるＮｏ個の超音波振動素子に供給して当該患者の体内に送信超音波を放射する。

放射された送信超音波の一部は、音響インピーダンスの異なる組織等の境界において反射し、更に、血管内に投与され血液と共に移動している超音波造影剤で反射した超音波反射波の周波数はドプラ偏移を受けて超音波プローブ１１の超音波振動素子にて画像信号（受信信号）に変換される。次いで、この受信信号は、受信部１３のＡ／Ｄ変換器１３１においてデジタル信号に変換された後、Ｎｏチャンネルの受信遅延回路１３２において所定の深さからの受信超音波を収束するための遅延時間と走査方向（θ１、φ１）からの受信超音波に対し強い受信指向性を設定するための遅延時間が与えられ、加算器１３３にて整相加算される。

そして、整相加算後の受信信号が供給された画像データ生成部２のＢモードデータ生成部２１は、この受信信号に対して包絡線検波と対数変換を行なってＢモードデータを生成し、データ記憶部２４のＢモードデータ記憶領域に保存する。

走査方向（θ１、φ１）におけるＢモードデータの生成と保存が終了したならば、システム制御部８は、送信部１２の送信遅延回路１２２及び受信部１３の受信遅延回路１３２における遅延時間を制御して超音波の走査方向がθ方向にΔθ、φ方向にΔφずつ順次更新された（θｐ、φｑ）（θｐ＝θ１＋（ｐ−１）Δθ（ｐ＝２〜Ｐ）、φｑ＝φ１＋（ｑ−１）Δφ（ｑ＝２〜Ｑ））の各々に対して同様の手順で超音波の送受信を行なって３次元超音波走査を行なう。そして、各々の走査方向にて得られたBモードデータはデータ記憶部２４のBモードデータ記憶領域に順次保存されて治療前の第１のBモードボリュームデータが生成され、更に、位置情報計測部３から供給される超音波プローブ１１の位置情報が前記Bモードボリュームデータに付加される。

一方、システム制御部８は、上述の走査方向（θｐ、φｑ）（ｐ＝１〜Ｐ、ｑ＝１〜Ｑ）に対するBモードデータの収集を目的とした超音波送受信と略並行してこれらの走査方向に対するドプラモードデータの収集を目的とした超音波送受信を行なう。

即ち、システム制御部８は、先ず、送信部１２の送信遅延回路１２２における送信遅延時間と受信部１３の受信遅延回路１３２における受信遅延時間を制御して走査方向（θ１、φ１）に対する超音波送受信を所定回数（Ｌ回）繰り返し、各々の超音波送受信において受信部１３から得られた受信信号は、画像データ生成部２のドプラ信号検出部２２に供給される。そして、この受信信号は、ドプラ信号検出部２２において直交位相検波されてドプラ信号が検出され、このドプラ信号はドプラモードデータ生成部２３のドプラ信号記憶部２３１に一旦保存される。

走査方向（θ１、φ１）に対する所定回数（Ｌ回）の超音波送受信によって得られたドプラ信号の保存が終了したならば、システム制御部８は、ドプラ信号記憶部２３１に保存されているドプラ信号の中から所定位置（深さ）に対応したＬ個のドプラ信号を順次読み出してＭＴＩフィルタ２３２に供給する。そして、ＭＴＩフィルタ２３２は、供給されたドプラ信号をフィルタ処理して血流ドプラ成分を抽出し、自己相関演算器２３３に供給する。

自己相関演算器２３３は、ＭＴＩフィルタ２３２から供給されたドプラ信号を用いて自己相関演算を行ない、更に、この演算結果に基づいて血流情報を算出する。このような演算を、走査方向θ１の他の位置（深さ）に対しても行ない、算出された走査方向（θ１、φ１）における血流情報をデータ記憶部２４のドプラモードデータ記憶領域に保存する。

次に、システム制御部８は、上述の走査方向（θｐ、φｑ）（ｐ＝２〜Ｐ、ｑ＝２〜Ｑ）に対しても同様の手順で超音波送受信を行なう。そして、各々の走査方向にて得られたドプラモードデータはデータ記憶部２４のドプラモードデータ記憶領域に順次保存されて治療前のドプラモードボリュームデータが生成され、更に、位置情報計測部３から供給される超音波プローブ１１の位置情報が前記ドプラモードボリュームデータに付加される（図８のステップＳ４）。

上述の方法によって造影剤を投与した当該患者に対する治療前の第１のＢモードボリュームデータ及びドプラモードボリュームデータの生成と保存が終了したならば、操作者は、超音波プローブ１１を治療前の位置に保持したまま入力部７より治療支援用画像データの生成開始コマンドを入力し（図８のステップＳ５）、このコマンド信号に従って生成される治療支援用画像データの観察下で当該患者に対する穿刺治療を開始する。

即ち、上記コマンド信号を受信したシステム制御部８は、信号検出部１及び画像データ生成部２のＢモードデータ生成部２１を制御し、上述のステップＳ４と同様の手順によって治療中の第２のＢモードボリュームデータを生成する。そして、得られた前記Ｂモードボリュームデータは、位置情報計測部３から供給される超音波プローブ１１の位置情報と共にデータ記憶部２４のＢモードデータ記憶領域に一旦保存される（図８のステップＳ６）。

一方、画像データ合成部４のレンダリング画像データ生成部４２におけるレンダリング処理部４２２は、データ記憶部２４のドプラモードデータ記憶領域に保存されている治療前のドプラモードボリュームデータを読み出し、不透明度・色調設定部４２１が設定した不透明度や色調の情報に基づいてレンダリング処理を行なってドプラモードＶＲ画像データを生成する（図８のステップＳ７）。一方、画像データ合成部４のＭＰＲ画像データ生成部４１は、データ記憶部２４のＢモードデータ記憶領域に一旦保存されている治療中の第２のＢモードボリュームデータを読み出し、予め設定された断面情報に基づいてＢモードＭＰＲ画像データを生成する（図８のステップＳ８）。

次いで、画像データ合成部４のデータ合成部４３は、レンダリング画像データ生成部４２が生成したドプラモードＶＲ画像データとＭＰＲ画像データ生成部４１が生成したＢモードＭＰＲ画像データを所定のフォーマットに基づいて合成し治療支援用画像データを生成する（図５（ａ）参照）（図８のステップＳ９）。

一方、表示部６は、画像データ合成部４において生成された治療支援用画像データを所定の表示フォーマットに変換した後、システム制御部８から供給される患者情報や画像データ生成条件等の情報を合成して表示用データを生成する。そして、この表示用データに対してＤ／Ａ変換とテレビフォーマット変換を行なって映像信号を生成しＣＲＴあるいは液晶等のカラーモニタに表示する。

次に、操作者は、表示部６に表示された治療支援用画像データの観察下にて当該患者の体表より病巣部に向けて穿刺針を挿入し、その先端部が所定部位に到達したことを確認したならば所定の手順によって穿刺治療を実行する（図８のステップＳ１０）。

この場合、治療中のＢモードボリュームデータは穿刺治療が行なわれている間継続して生成され、従って、画像データ合成部４は、治療前のドプラモードＶＲ画像データに対し略リアルタイムで生成される治療中のＢモードＭＰＲ画像データを合成して治療支援用画像データを生成する。そして、操作者は、表示された治療支援用画像データにおける前記ＢモードＭＰＲ画像データの断面に穿刺針の挿入位置や挿入方向が含まれるように前記断面の位置や方向を入力部７において調整する。

図９は、治療中のＢモードＭＰＲ画像データＭＢａの断面ＰＬａと穿刺針の挿入方向が一致した場合の治療支援用画像データ５４を示したものであり、穿刺針ＢＮの挿入方向あるいは挿入位置の情報がＢモードＭＰＲ画像データＭＢａに示されている。尚、図中のＶＣａは、ＢモードＭＰＲ画像データＭＢａと合成される治療前のドプラモードＶＲ画像データＶＣａを示している（図５（ａ）参照）。

以上述べた本発明の実施例によれば、画像データの観察下にて患者の病巣部に対する治療を行なう際、造影剤が投与された治療前の患者に対して得られたドプラモードＶＲ画像データにおける血管情報と、造影剤の投与が無い治療中の当該患者に対して得られたＢモードＭＰＲ画像データにおける実質臓器情報を組み合わせて表示しているため、血管に覆われた病巣部の形状を容易に把握することが可能となる。

特に、前記ドプラモードＶＲ画像データにおける血管情報に基づいて病巣部の形状が治療前に把握可能なため、焼灼治療時における病巣部組織の破壊や気泡の発生等に伴なって前記ＢモードＭＰＲ画像データによる実質臓器の観察が著しく困難になるような場合であっても、この病巣部に対する治療を継続して行なうことができる。

又、上述の実施例におけるドプラモードＶＲ画像データによって血管の３次元情報を得ることができるため、病巣部の位置や形状、更には、穿刺針等の位置情報を正確に把握することができ、治療における精度と安全性を向上させることができる。

更に、小型で軽量な超音波プローブを有する超音波診断装置によって治療前のドプラモードＶＲ画像データ及び治療中のＢモードＭＰＲ画像データの生成を行なっているため、画像データ観察下での治療が容易となる。しかも、前記超音波プローブによってリアルタイム３次元走査が可能となるため、特に治療前における血管の３次元情報を短時間で収集することができ、操作者の負担が軽減される。又、治療前のドプラモードＶＲ画像データは、血管内に投与された超音波造影剤の流れに伴なうドプラ信号に基づいて生成されるため、血管情報を高感度で得ることができる。

一方、上述の実施例によれば、治療中における画像データの生成において造影剤の投与が不要となるため患者に与える苦痛が低減すると共に治療効率が向上する。

以上、本発明の実施例について述べてきたが、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、変形して実施することが可能である。例えば、上述の実施例では、超音波振動素子が２次元配列された２次元アレイ超音波プローブ１１を用い当該患者に対する治療前及び治療中のボリュームデータを生成する場合について述べたが、１次元アレイ超音波プローブを用いてもよい。この場合、例えば、１次元アレイ超音波プローブを手動あるいは別途設けられた移動機構を用いて所定方向に移動することにより治療前のドプラモードボリュームデータを生成し、このドプラモードボリュームデータに基づいてドプラモードＶＲ画像データを生成する。一方、前記１次元アレイ超音波プローブを当該患者の体表面に固定した状態で所望の断面における治療中の２次元Ｂモード画像データを生成し、この２次元Ｂモード画像データと前記ドプラモードＶＲ画像データを１次元アレイ超音波プローブの位置情報に基づいて合成して治療支援用画像データを生成する。２次元アレイ超音波プローブ１１の替わりに素子数の少ない１次元アレイ超音波プローブを用いることにより信号検出部１における送信部１２及び受信部１３の構成を簡単にすることができる。

又、上述の実施例では、当該患者の病巣部から得られたドプラモードデータに基づいて治療前の３次元血管情報を収集したが、Ｂモードデータに基づいて行なってもよい。即ち、治療前のＢモードＶＲ画像データと治療中のＢモードＭＰＲ画像データを合成して治療支援用画像データを生成することにより、画像データ生成部２におけるドプラ信号検出部２２及びドプラモードデータ生成部２３が不要となり装置構成が簡単になる。

更に、画像データ合成部４のレンダリング画像データ生成部４２における画像処理は、ボリュームレンダリング処理に限定されるものではなく、例えば、サーフィスレンダリング処理等の他の画像処理であってもよい。

更に、ＭＰＲ画像データ生成部４１における画像処理は、ＭＰＲ処理に限定されるものではなく、ボリュームレンダリング処理等の他の画像処理であってもよい。

一方、上述の実施例では、超音波診断装置による３次元超音波走査によって治療前及び治療後のボリュームデータを生成する場合について述べたが、超音波診断装置の替わりに、３次元の血管画像や実質臓器画像の生成が可能なＸ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置を用いてもよい。Ｘ線ＣＴ装置では、静脈注入法による造影ＣＴ撮像あるいはカテーテル注入によるＣＴアンジオ撮像によって得られた画像データのＣＴ値に基づいて治療前の血管情報を得ることができる。この場合、治療中の実質臓器情報は通常のＣＴ撮像によって収集される。又、ＭＲＩ装置では、ＭＲＡ（ＭＲアンジオグラフィ）と通常のＴ１強調撮像やＴ２強調撮像により治療前の血管情報と治療中の実質臓器情報を容易に得ることが可能となる。Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置を用いることにより、治療前の画像データと治療中の画像データの合成を精度よく行なうことが可能となる。

本発明の実施例における画像診断・治療支援装置の全体構成を示すブロック図。 同実施例の画像診断・治療支援装置が備える信号検出部の構成を示すブロック図。 同実施例の画像診断・治療支援装置が備える画像データ生成部の構成を示すブロック図。 同実施例の画像診断・治療支援装置が備える画像データ合成部の構成を示すブロック図。 同実施例の画像データ合成部において生成された治療支援用画像データの具体例を示す図。 同実施例の画像データ合成部において生成された治療支援用画像データの他の具体例を示す図。 同実施例の表示部において表示される治療支援用画像データの表示例を示す図。 同実施例における治療支援用画像データの生成手順を示すフローチャート。 同実施例の治療中に表示される治療支援用画像データの具体例を示す図。

符号の説明

１…信号検出部
２…画像データ生成部
３…位置情報計測部
４…画像データ合成部
６…表示部
７…入力部
８…システム制御部
１１…超音波プローブ
１２…送信部
１３…受信部
２１…Ｂモードデータ生成部
２２…ドプラ信号検出部
２３…ドプラモードデータ生成部
２４…データ記憶部
４１…ＭＰＲ画像データ生成部
４２…レンダリング画像データ生成部
４３…データ合成部
４２１…不透明度・色調設定部
４２２…レンダリング処理部
１００…画像診断・治療支援装置

Claims (5)

1. 患者に対する３次元超音波走査を制御する走査制御手段と、
   前記３次元超音波走査によって得られた受信超音波に基づいて画像信号を検出する信号検出手段と、
   造影剤が投与された治療前の前記患者から得られた前記画像信号に基づくドプラモードボリュームデータと造影剤が投与されていない治療中の前記患者から得られた前記画像信号に基づくＢモードボリュームデータを生成する画像データ生成手段と、
   前記ドプラモードボリュームデータに基づく３次元の血流情報と前記Ｂモードボリュームデータに基づく実質臓器情報を合成して治療支援用画像データを生成する画像データ合成手段と、
   前記治療支援用画像データを表示する表示手段とを
   備えたことを特徴とする画像診断・治療支援装置。
2. 前記画像データ合成手段は、前記ドプラモードボリュームデータに基づくボリュームレンダリング画像データと前記Ｂモードボリュームデータに基づくＭＰＲ画像データを生成し、前記ボリュームレンダリング画像データにおける前記３次元の血流情報と前記ＭＰＲ画像データにおける前記実質臓器情報を合成して前記治療支援用画像データを生成することを特徴とする請求項１記載の画像診断・治療支援装置。
3. 前記画像データ合成手段は、前記Ｂモードボリュームデータに基づいて直交する３つの断面におけるＭＰＲ画像データを生成し、このＭＰＲ画像データにおける前記実質臓器情報と前記ボリュームレンダリング画像データにおける前記３次元の血流情報を合成して前記治療支援用画像データを生成することを特徴とする請求項２記載の画像診断・治療支援装置。
4. 前記画像データ生成手段は、前記信号検出手段が当該患者に対して行なう超音波送受信によって得られた画像信号のドプラ成分に基づいて前記ドプラモードボリュームデータを生成し、前記画像信号の振幅情報に基づいて前記Ｂモードボリュームデータを生成することを特徴とする請求項１記載の画像診断・治療支援装置。
5. 信号検出手段が、造影剤が投与された治療前の患者に対する超音波３次元走査によって得られた受信超音波に基づいて第１の画像信号を検出するステップと、
   画像データ生成手段が、前記治療前の患者から得られた前記第１の画像信号に基づいてドプラモードボリュームデータを生成するステップと、
   前記信号検出手段が、造影剤が投与されていない前記患者に対する超音波３次元走査によって得られた受信超音波に基づいて第２の画像信号を検出するステップと、
   前記画像データ生成手段が、前記患者から得られた前記第２の画像信号に基づいてＢモードボリュームデータを生成するステップと、
   画像データ合成手段が、前記ドプラモードボリュームデータに基づく３次元の血流情報と前記Ｂモードボリュームデータに基づく実質臓器情報を合成して治療支援用画像データを生成するステップと、
   表示手段が、前記治療支援用画像データを表示するステップを
   有することを特徴とする画像データ表示方法。

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