JP2019093123A - 医用画像診断装置及び医用画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の走査領域を容易に設定することである。【解決手段】実施形態に係る医用画像診断装置は、取得部と、抽出部と、設定部と、表示制御部とを備える。取得部は、被検体が撮像された３次元医用画像データを取得する。抽出部は、前記３次元医用画像データに描出された前記被検体の構造に基づいて、プローブの移動可能範囲を抽出する。設定部は、前記抽出した前記移動可能範囲に基づいて、前記プローブによる走査の目標となる目標走査領域を設定する。表示制御部は、前記３次元医用画像データ中に前記目標走査領域を表示する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、医用画像診断装置及び医用画像処理装置に関する。

従来、心臓弁の治療においては、超音波診断装置及びＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置が併用されている。例えば、医師は、術前にＸ線ＣＴ装置により撮像したＣＴ画像データを用いて、所望のＭＰＲ（Multi Planar Reconstruction）画像を参照しつつ治療計画を作成する。そして、手術中には、医師は、術前に作成した治療計画と、超音波診断装置により撮像されるリアルタイムの超音波画像とを参照しつつ、治療を行う。この際に表示される超音波画像の走査領域（走査断面）は、治療計画において参照したＭＰＲ画像と同じ断面であるのが好適である。

ここで、超音波診断装置により心臓弁の撮像を行う場合には、ＴＥＥ（transesophageal echocardiography：経食道心エコー用超音波）プローブが利用される場合がある。ＴＥＥプローブは、食道や胃等の上部消化管に経口で挿入されることで、心臓等を超音波で撮像する超音波プローブである。しかしながら、ＴＥＥプローブを用いて所望の領域を走査することは難しい。

特開２０１５−０００１３２号公報

本発明が解決しようとする課題は、所望の走査領域を容易に設定することができる医用画像診断装置及び医用画像処理装置を提供することである。

実施形態に係る医用画像診断装置は、取得部と、抽出部と、設定部と、表示制御部とを備える。取得部は、被検体が撮像された３次元医用画像データを取得する。抽出部は、前記３次元医用画像データに描出された前記被検体の構造に基づいて、プローブの移動可能範囲を抽出する。設定部は、前記抽出した前記移動可能範囲に基づいて、前記プローブによる走査の目標となる目標走査領域を設定する。表示制御部は、前記３次元医用画像データ中に前記目標走査領域を表示する。

図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。 図２Ａは、第１の実施形態に係る超音波プローブの構造の一例を示す図である。 図２Ｂは、第１の実施形態に係る超音波プローブの構造の一例を示す図である。 図３は、第１の実施形態に係る超音波診断装置における設定処理の処理手順を示すフローチャートである。 図４は、第１の実施形態に係る超音波診断装置における設定処理を説明するための図である。 図５は、第１の実施形態に係る超音波診断装置における設定処理を説明するための図である。 図６は、第１の実施形態に係る超音波診断装置におけるガイド処理の処理手順を示すフローチャートである。 図７は、第１の実施形態に係る超音波診断装置におけるガイド処理を説明するための図である。 図８は、その他の実施形態に係る医用画像処理装置の構成例を示すブロック図である。

以下、図面を参照して、実施形態に係る医用画像診断装置及び医用画像処理装置を説明する。なお、以下で説明する実施形態は一例であり、本実施形態に係る医用画像診断装置及び医用画像処理装置は、以下の説明に限定されるものではない。

（第１の実施形態）
図１を用いて、第１の実施形態に係る超音波診断装置１の構成例について説明する。図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１の構成例を示すブロック図である。図１に示すように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、装置本体１００と、超音波プローブ１０１と、入力装置１０２と、ディスプレイ１０３とを有する。超音波プローブ１０１、入力装置１０２、及びディスプレイ１０３は、装置本体１００と通信可能に接続される。

超音波プローブ１０１は、複数の圧電振動子を有し、これら複数の圧電振動子は、装置本体１００が有する送受信回路１１０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１０１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１０１は、圧電振動子に設けられる整合層と、圧電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。なお、超音波プローブ１０１は、装置本体１００と着脱自在に接続される。

超音波プローブ１０１から被検体Ｐに超音波が送信されると、送信された超音波は、被検体Ｐの体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、反射波信号として超音波プローブ１０１が有する複数の圧電振動子にて受信される。受信される反射波信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。なお、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁等の表面で反射された場合の反射波信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向に対する速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。

第１の実施形態に係る超音波プローブ１０１は、例えば、ボリュームデータを収集可能な経食道心エコー用超音波（ＴＥＥ：transesophageal echocardiography）プローブである。ＴＥＥプローブは、食道や胃等の上部消化管に経口で挿入されることで、心臓等を超音波で撮像するための超音波プローブ１０１である。一例としては、超音波プローブ１０１は、複数の振動子が格子状に並んだ２次元アレイを有する３次元（３Ｄ）ＴＥＥプローブである。この２次元アレイを有するＴＥＥプローブは、電子制御により断面（plane面）を走査する振動子面を回転・揺動させることが可能である。また、例えば、２次元アレイを有するＴＥＥプローブは、走査断面を１８０°回転させることで、ボリュームデータを収集可能である。なお、ＴＥＥプローブは、経食道プローブとも称される。

図２Ａ及び図２Ｂを用いて、第１の実施形態に係る超音波プローブ１０１の構造について説明する。図２Ａ及び図２Ｂは、第１の実施形態に係る超音波プローブ１０１の構造の一例を示す図である。図２Ａには、ＴＥＥプローブである超音波プローブ１０１の外観を例示する。図２Ｂには、ＴＥＥプローブである超音波プローブ１０１により走査される走査領域（走査断面）の回転及び煽りについて説明する。

図２Ａに示すように、ＴＥＥプローブである超音波プローブ１０１は、先端部１０１Ａと、導中管１０１Ｂと、屈曲部１０１Ｃとを有する。先端部１０１Ａは、被検体の食道の内壁に当接される部分であり、２次元アレイである振動子アレイ１０１Ｄを有する。導中管１０１Ｂは、先端部１０１Ａを食道へ挿入するための部分であり、先端部１０１Ａと装置本体１００（又は超音波プローブ１０１の体外部分）とを接続する配線と管状部材により構成される。屈曲部１０１Ｃは、先端部１０１Ａと導中管１０１Ｂとを接続する部分であり、導中管１０１Ｂに対して先端部１０１Ａを屈曲可能な機構を有する。例えば、屈曲部１０１Ｃは、導中管１０１Ｂに対して先端部１０１Ａを前後方向、若しくは左右方向に屈曲させる。ここで、前後方向とは、振動子アレイ１０１Ｄの面に対して垂直な方向であり、左右方向とは、導中管１０１Ｂの軸方向及び前後方向に対して垂直な方向である。先端部１０１Ａの屈曲角度（先端部角度）は、操作者が任意に指定可能である。

また、図２Ｂに示すように、ＴＥＥプローブである超音波プローブ１０１は、走査領域１０を任意の方向に回転・煽り可能に構成される。例えば、図２Ｂ左図に示すように、走査領域１０が初期位置に設定されている場合には、走査領域１０の中心線１１は振動子アレイ１０１Ｄに対して垂直であり、走査領域１０の方位方向は導中管１０１Ｂの軸方向に対して垂直である。ここで、走査領域１０を９０°回転させた場合には、例えば、図２Ｂ右上図に示すように、中心線１１が振動子アレイ１０１Ｄに対して垂直のまま、走査領域１０の方位方向が導中管１０１Ｂの軸方向に対して平行となる。また、走査領域１０を煽った場合には、例えば、図２Ｂ右下図に示すように、走査領域１０の方位方向が導中管１０１Ｂの軸方向に対して垂直のまま、中心線１１が傾斜する。この回転角度及び煽り角度は、操作者が任意に指定可能である。

なお、図２Ａ及び図２Ｂにて説明した内容はあくまで一例であり、図示した内容に限定されるものではない。例えば、超音波プローブ１０１は、複数の振動子が一列に並んだ１次元アレイを有するＴＥＥプローブであっても良い。また、超音波プローブ１０１は、一列に配列された複数の圧電振動子を所定の角度（揺動角度）で揺動可能なメカニカル４Ｄプローブ（メカ４Ｄプローブ）であっても良い。

入力装置１０２は、マウス、キーボード、ボタン、パネルスイッチ、タッチコマンドスクリーン、フットスイッチ、トラックボール、ジョイスティック等を有し、超音波診断装置１の操作者からの各種設定要求を受け付け、装置本体１００に対して受け付けた各種設定要求を転送する。

ディスプレイ１０３は、超音波診断装置１の操作者が入力装置１０２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１００において生成された超音波画像データ等を表示したりする。また、ディスプレイ１０３は、装置本体１００の処理状況を操作者に通知するために、各種のメッセージを表示する。また、ディスプレイ１０３は、スピーカーを有し、音声を出力することもできる。例えば、ディスプレイ１０３のスピーカーは、装置本体１００の処理状況を操作者に通知するために、ビープ音などの所定の音声を出力する。

装置本体１００は、超音波プローブ１０１が受信した反射波信号に基づいて超音波画像データを生成する装置である。図１に示す装置本体１００は、超音波プローブ１０１が受信した２次元の反射波データに基づいて２次元の超音波画像データを生成可能な装置である。

装置本体１００は、図１に示すように、送受信回路１１０と、Ｂモード処理回路１２０と、ドプラ処理回路１３０と、画像生成回路１４０と、記憶回路１５０と、処理回路１６０と、通信インターフェース１７０とを有する。送受信回路１１０、Ｂモード処理回路１２０、ドプラ処理回路１３０、画像生成回路１４０、記憶回路１５０、処理回路１６０、及び通信インターフェース１７０は、互いに通信可能に接続される。また、装置本体１００は、ネットワーク５に接続される。

送受信回路１１０は、パルス発生器、送信遅延部、パルサ等を有し、超音波プローブ１０１に駆動信号を供給する。パルス発生器は、所定のレート周波数で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。また、送信遅延部は、超音波プローブ１０１から発生される超音波をビーム状に集束し、かつ送信指向性を決定するために必要な圧電振動子ごとの遅延時間を、パルス発生器が発生する各レートパルスに対し与える。また、パルサは、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ１０１に駆動信号（駆動パルス）を印加する。すなわち、送信遅延部は、各レートパルスに対し与える遅延時間を変化させることで、圧電振動子面から送信される超音波の送信方向を任意に調整する。

なお、送受信回路１１０は、後述する処理回路１６０の指示に基づいて、所定のスキャンシーケンスを実行するために、送信周波数、送信駆動電圧等を瞬時に変更可能な機能を有している。特に、送信駆動電圧の変更は、瞬間にその値を切り替え可能なリニアアンプ型の発信回路、又は、複数の電源ユニットを電気的に切り替える機構によって実現される。

また、送受信回路１１０は、プリアンプ、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）変換器、受信遅延部、加算器等を有し、超音波プローブ１０１が受信した反射波信号に対して各種処理を行って反射波データを生成する。プリアンプは、反射波信号をチャネル毎に増幅する。Ａ／Ｄ変換器は、増幅された反射波信号をＡ／Ｄ変換する。受信遅延部は、受信指向性を決定するために必要な遅延時間を与える。加算器は、受信遅延部によって処理された反射波信号の加算処理を行って反射波データを生成する。加算器の加算処理により、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、受信指向性と送信指向性とにより超音波送受信の総合的なビームが形成される。

送受信回路１１０は、被検体Ｐを２次元走査する場合、超音波プローブ１０１から２次元の超音波ビームを送信させる。そして、送受信回路１１０は、超音波プローブ１０１が受信した２次元の反射波信号から２次元の反射波データを生成する。

ここで、送受信回路１１０からの出力信号の形態は、ＲＦ（Radio Frequency）信号と呼ばれる位相情報が含まれる信号である場合や、包絡線検波処理後の振幅情報である場合等、種々の形態が選択可能である。

Ｂモード処理回路１２０は、送受信回路１１０から反射波データを受信し、対数増幅、包絡線検波処理等を行なって、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。

ドプラ処理回路１３０は、送受信回路１１０から受信した反射波データから速度情報を周波数解析し、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、速度、分散、パワー等の移動体情報を多点について抽出したデータ（ドプラデータ）を生成する。

なお、図１に例示するＢモード処理回路１２０及びドプラ処理回路１３０は、２次元の反射波データ及び３次元の反射波データの両方について処理可能である。すなわち、Ｂモード処理回路１２０は、２次元の反射波データから２次元のＢモードデータを生成し、３次元の反射波データから３次元のＢモードデータを生成する。また、ドプラ処理回路１３０は、２次元の反射波データから２次元のドプラデータを生成し、３次元の反射波データから３次元のドプラデータを生成する。

画像生成回路１４０は、Ｂモード処理回路１２０及びドプラ処理回路１３０が生成したデータから超音波画像データを生成する。すなわち、画像生成回路１４０は、Ｂモード処理回路１２０が生成した２次元のＢモードデータから反射波の強度を輝度で表した２次元Ｂモード画像データを生成する。また、画像生成回路１４０は、ドプラ処理回路１３０が生成した２次元のドプラデータから移動体情報を表す２次元ドプラ画像データを生成する。２次元ドプラ画像データは、速度画像、分散画像、パワー画像、又は、これらを組み合わせた画像である。また、画像生成回路１４０は、Ｂモード処理回路１２０が生成した１走査線上のＢモードデータの時系列データから、Ｍモード画像データを生成することも可能である。また、画像生成回路１４０は、ドプラ処理回路１３０が生成したドプラデータから、血流や組織の速度情報を時系列に沿ってプロットしたドプラ波形を生成することも可能である。

ここで、画像生成回路１４０は、一般的には、超音波走査の走査線信号列を、テレビ等に代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換（スキャンコンバート）し、表示用の超音波画像データを生成する。具体的には、画像生成回路１４０は、超音波プローブ１０１による超音波の走査形態に応じて座標変換を行なうことで、表示用の超音波画像データを生成する。また、画像生成回路１４０は、スキャンコンバート以外に種々の画像処理として、例えば、スキャンコンバート後の複数の画像フレームを用いて、輝度の平均値画像を再生成する画像処理（平滑化処理）や、画像内で微分フィルタを用いる画像処理（エッジ強調処理）等を行なう。また、画像生成回路１４０は、超音波画像データに、種々のパラメータの文字情報、目盛り、ボディーマーク等を合成する。

すなわち、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超音波画像データであり、画像生成回路１４０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超音波画像データである。なお、Ｂモードデータ及びドプラデータは、生データ（Raw Data）とも呼ばれる。画像生成回路１４０は、スキャンコンバート処理前の２次元超音波画像データである「２次元Ｂモードデータや２次元ドプラデータ」から、表示用の２次元超音波画像データである「２次元Ｂモード画像データや２次元ドプラ画像データ」を生成する。

更に、画像生成回路１４０は、超音波ボリュームデータをディスプレイ１０３にて表示するための各種の２次元画像データを生成するために、超音波ボリュームデータに対してレンダリング処理を行う。画像生成回路１４０が行うレンダリング処理としては、断面再構成法（ＭＰＲ：Multi Planer Reconstruction）を行って超音波ボリュームデータからＭＰＲ画像データを生成する処理がある。また、画像生成回路１４０が行うレンダリング処理としては、超音波ボリュームデータに対して「Curved MPR」を行う処理や、超音波ボリュームデータに対して「Maximum Intensity Projection」を行う処理がある。また、画像生成回路１４０が行うレンダリング処理としては、３次元の情報を反映した２次元画像データを生成するボリュームレンダリング（ＶＲ：Volume Rendering）処理及びサーフェスレンダリング（ＳＲ：Surface Rendering）処理がある。

記憶回路１５０は、画像生成回路１４０が生成した表示用の画像データを記憶するメモリである。また、記憶回路１５０は、Ｂモード処理回路１２０やドプラ処理回路１３０が生成したデータを記憶することも可能である。記憶回路１５０が記憶するＢモードデータやドプラデータは、例えば、診断の後に操作者が呼び出すことが可能となっており、画像生成回路１４０を経由して表示用の超音波画像データとなる。

また、記憶回路１５０は、超音波送受信、画像処理及び表示処理を行うための制御プログラムや、診断情報（例えば、患者ＩＤ、医師の所見等）や、診断プロトコルや各種ボディーマーク等の各種データを記憶する。また、記憶回路１５０が記憶するデータは、図示しないインターフェースを経由して、外部装置へ転送することができる。なお、外部装置は、例えば、画像診断を行う医師が使用するＰＣ（Personal Computer）や、ＣＤやＤＶＤ等の記憶媒体、プリンター等である。

処理回路１６０は、超音波診断装置１の処理全体を制御する。具体的には、処理回路１６０は、入力装置１０２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１５０から読み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１１０、Ｂモード処理回路１２０、ドプラ処理回路１３０、及び画像生成回路１４０の処理を制御する。また、処理回路１６０は、記憶回路１５０が記憶する表示用の超音波画像データをディスプレイ１０３にて表示するように制御する。

また、処理回路１６０は、取得機能１６１と、設定機能１６２と、位置合わせ機能１６３と、出力制御機能１６４とを実行する。なお、取得機能１６１は、取得部の一例である。また、設定機能１６２は、設定部の一例である。また、位置合わせ機能１６３は、位置合わせ部の一例である。また、出力制御機能１６４は、出力制御部の一例である。また、処理回路１６０が実行する取得機能１６１、設定機能１６２、位置合わせ機能１６３、及び出力制御機能１６４の処理内容については、後述する。

ここで、例えば、図１に示す処理回路１６０の構成要素である取得機能１６１、設定機能１６２、位置合わせ機能１６３、及び出力制御機能１６４が実行する各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路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。

通信インターフェース１７０は、ネットワーク５を経由して院内の各種の装置と通信を行うためのインターフェースである。通信インターフェース１７０により、処理回路１６０は、外部装置と通信を行う。例えば、処理回路１６０は、超音波診断装置１以外の医用画像診断装置により撮像された医用画像データ（ＣＴ（Computed Tomography）画像データやＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）画像データ等）をネットワーク５経由で受信する。そして、処理回路１６０は、受信した医用画像データを、記憶回路１５０に格納する。また、処理回路１６０は、受信した医用画像データを、自装置が撮像した超音波画像データとともにディスプレイ１０３に表示させる。なお、表示される医用画像データは、画像生成回路１４０により画像処理（レンダリング処理）された画像であってもよい。また、超音波画像データとともに表示される医用画像データは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等の記憶媒体を介して取得される場合であっても良い。

ここで、心臓弁の治療においては、超音波診断装置１及びＸ線ＣＴ装置が併用されている。例えば、医師は、術前にＸ線ＣＴ装置により撮像したＣＴ画像データ（ボリュームデータ）を用いて、所望のＭＰＲ画像を参照しつつ治療計画を作成する。そして、手術中には、医師は、術前に作成した治療計画と、超音波診断装置１により撮像されるリアルタイムの超音波画像とを参照しつつ、治療を行う。この際に表示される超音波画像は、治療計画において参照したＭＰＲ画像と同じ断面であるのが好適である。

しかしながら、術前に得たＭＰＲ画像と同じ断面の超音波画像を得ることは難しい。例えば、心臓弁の撮像に用いられるＴＥＥプローブは、当接可能な部位や先端部１０１Ａの可動範囲に制約条件があるため、ＣＴ画像データから任意に生成したＭＰＲ画像と同じ走査領域（走査断面）を撮像することは難しい。

そこで、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、所望の走査領域を容易に設定するために、以下の処理機能を備える。なお、以下では、ＴＥＥプローブである超音波プローブ１０１を用いた撮像方法を例示して説明するが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、以下の実施形態は、経腸プローブや経膣プローブを用いた撮像方法、又は、肋間から撮像を行う心尖部アプローチと呼ばれる撮像方法など、制約条件のある撮像方法において広く適用可能である。

また、以下では、対象走査領域の設定処理と、対象走査領域へのガイド処理とを順に説明する。ここで、設定処理とは、術前に得られたＣＴ画像データ上で、超音波走査の対象（ターゲット）となる対象走査領域を設定する処理である。また、ガイド処理（ナビゲーション）とは、術中において、超音波診断装置１により実際に走査される走査領域を、設定処理により設定された対象走査領域に近づけるための処理である。

（設定処理）
まず、対象走査領域の設定処理について説明する。超音波診断装置１は、設定処理として、次の処理機能を実行する。つまり、取得機能１６１は、被検体Ｐが撮像された３次元医用画像データを取得する。また、設定機能１６２は、超音波走査に関する制約条件に基づいて、３次元医用画像データにおいて超音波走査の対象（ターゲット）となる対象走査領域を設定する。具体的には、設定機能１６２は、被検体Ｐに対する超音波プローブ１０１の移動可能範囲を含む制約条件に基づいて、３次元医用画像データから移動可能範囲に対応する３次元領域を抽出し、抽出した３次元領域に応じて対象走査領域を設定する。言い換えると、抽出部としての設定機能１６２は、３次元医用画像データに描出された前記被検体の構造に基づいて、プローブの移動可能範囲を抽出する。設定部としての設定機能１６２は、抽出した移動可能範囲に基づいて、プローブによる走査の目標となる目標走査領域を設定する。なお、対象走査領域（objective scan region）は、目標走査領域（target scan region）とも呼ばれる。

ここで、制約条件とは、例えば、被検体Ｐに対する超音波プローブ１０１の「移動可能範囲」と、超音波プローブ１０１の当接面に対する走査領域の「傾斜可能範囲」と、走査領域における「走査可能範囲」とを含む。例えば、ＴＥＥプローブを用いた撮像方法では、移動可能範囲は、食道の内壁である。この食道の内壁は、被検体Ｐ（患者）ごとに異なり、予め撮像される３次元医用画像データから抽出可能である。また、傾斜可能範囲は、食道の内壁に対する走査領域の回転角度の限界値及び煽り角度の限界値により定まる。回転角度の限界値及び煽り角度の限界値は、ＴＥＥプローブの種類に応じて異なり、ＴＥＥプローブの製品情報などから取得可能である。また、走査可能範囲は、走査領域の方位方向及び深さ方向の長さ（距離）により定まり、ＴＥＥプローブの製品情報などから取得可能である。走査可能範囲のうち最も浅い部分（以下、「最浅部」と表記）は、振動子に接する位置であり、移動可能範囲に含まれるという制約条件がある。なお、これらの制約条件は、記憶回路１５０又はネットワーク５を介して接続可能な記憶装置などに予め記憶されている。記憶されている制約条件は、操作者の任意により適宜変更可能である。また、ＴＥＥプローブの移動可能範囲は、食道の内壁に限らず、例えば、食道の内腔をＣＴ値に基づいて抽出してもよい。すなわち、ＴＥＥプローブの移動可能範囲は、食道の少なくとも内腔を含む領域であれば良い。

なお、上記の制約条件は、ＴＥＥプローブを用いた場合の一例であり、これに限定されるものではない。例えば、経腸プローブや経膣プローブを用いた場合には、移動可能範囲は、腸又は膣の内壁である。また、心尖部アプローチの場合には、移動可能範囲は、肋間部分である。なお、傾斜可能範囲及び走査可能範囲については、ＴＥＥプローブの場合と同様に製品情報などから取得可能である。

図３を用いて、第１の実施形態に係る超音波診断装置１における設定処理について具体的に説明する。図３は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１における設定処理の処理手順を示すフローチャートである。図３に示す処理手順は、設定処理を開始する旨の入力を操作者から受け付けた場合に開始される。図３では、図４及び図５を参照しつつ説明する。図４及び図５は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１における設定処理を説明するための図である。

なお、以下の設定処理の説明では、ＣＴ画像データ上で対象走査領域を設定する場合を説明するが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、超音波診断装置１は、ＣＴ画像データに限らず、任意の医用画像診断装置にて被検体Ｐが撮像された３次元医用画像データ上で対象走査領域を設定可能である。例えば、超音波診断装置１は、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置によって撮像されたＭＲ画像データ、又は、超音波診断装置１により撮像された３次元の超音波画像データ上で対象走査領域を設定しても良い。

ステップＳ１０１において、処理回路１６０は、設定処理を開始する旨の入力を操作者から受け付けたか否かを判定する。例えば、操作者は、入力装置１０２を用いて、設定処理を開始する旨の入力を行う。入力装置１０２は、操作者により入力された設定処理を開始する旨の情報を、処理回路１６０へ出力する。処理回路１６０は、設定処理を開始する旨の情報を入力装置１０２から受け付けた場合に、設定処理を開始する旨の入力を受け付けたと判定し（ステップＳ１０１肯定）、ステップＳ１０２以降の処理を開始する。なお、処理回路１６０は、設定処理を開始する旨の入力を受け付けるまで（ステップＳ１０１否定）、ステップＳ１０２以降の処理を開始せず、待機状態である。

ステップＳ１０２において、取得機能１６１は、ＣＴ画像データを読み出す。例えば、取得機能１６１は、ＣＴ画像データを記憶回路１５０から取得する。ここで、このＣＴ画像データは、例えば、Ｘ線ＣＴ装置により被検体Ｐの心臓を含む領域（例えば胸部）が撮像された画像データである。ＣＴ画像データが記憶回路１５０に記憶されていない場合には、取得機能１６１は、ネットワーク５を介して接続された、Ｘ線ＣＴ装置、又は、医用画像データ保管用の外部記憶装置などから取得することも可能である。

ステップＳ１０３において、設定機能１６２は、ＣＴ画像データから食道に対応する領域を抽出する。例えば、設定機能１６２は、取得機能１６１により取得されたＣＴ画像データに対してセグメンテーション処理を行うことにより、被検体Ｐの食道に対応する領域を抽出する。

例えば、図４に示すように、設定機能１６２は、ディスプレイ１０３の表示領域１０３Ａに、ＶＲ（Volume Rendering）画像２０と、ＭＰＲ画像２１，２２，２３とを表示させる。ここで、ＶＲ画像２０は、被検体Ｐの心臓及び周辺臓器が描出されたレンダリング画像である。また、ＭＰＲ画像２１，２２，２３は、被検体Ｐの胸部のサジタル断面、コロナル断面、及びアキシャル断面の断層像である。なお、ＶＲ画像２０及びＭＰＲ画像２１，２２，２３は、取得機能１６１により取得されたＣＴ画像データに対する各種のレンダリング処理により生成される。

例えば、操作者は、図４のＭＰＲ画像２１，２２，２３において、食道の領域に含まれる一点を指定する。図４に示す例では、ＭＰＲ画像２１に食道の一部が描出されている。そこで、操作者は、ＭＰＲ画像２１上の食道の領域にカーソルを合わせ、一点を指定するためのボタンを押下する。これにより、設定機能１６２は、操作者により指定された点が食道の領域に含まれる一点であると認識する。そして、設定機能１６２は、操作者により指定された点と同様のＣＴ値を有する画像領域を抽出するセグメンテーション処理により、ＣＴ画像データから食道に対応する抽出領域３０を抽出する。そして、設定機能１６２は、抽出領域３０をＶＲ画像２０及びＭＰＲ画像２１に表示（強調表示）する。

このように、設定機能１６２は、３次元医用画像データから移動可能範囲に対応する３次元領域（抽出領域３０）を抽出する。なお、図４に図示した内容はあくまで一例であり、図示の内容に限定されるものではない。例えば、図４では、ＭＰＲ画像２１上で食道の一点が指定される場合を説明したが、これは、ＭＰＲ画像２１上に食道が描出されていたからである。したがって、例えば、食道がＭＰＲ画像２２又はＭＰＲ画像２３上に描出されている場合には、操作者は、ＭＰＲ画像２２又はＭＰＲ画像２３上で食道の一点を指定しても良い。また、ＭＰＲ画像２１，２２，２３のいずれにも食道が描出されていない場合には、操作者は、各断層像の位置を変更して食道が描出される断層像を探索した上で、食道の一点を指定することもできる。

また、図４では、手動により抽出領域３０を抽出する場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではなく、自動的に抽出領域３０を抽出することも可能である。例えば、設定機能１６２は、移動可能範囲「食道の内壁」に基づいて、３次元医用画像データから食道の領域を自動的に抽出することも可能である。この場合、設定機能１６２は、食道のＣＴ値、形態的特徴、心臓や肺などの他の臓器との位置関係といった食道に関する特徴を利用することで、自動的に抽出領域３０を抽出可能である。また、設定機能１６２は、移動可能範囲「食道の内壁」に基づいて、「食道の領域を指定してください」というメッセージを画像又は音声により出力させることで、食道の一点を指定する操作を操作者に促すことも可能である。

ステップＳ１０４において、設定機能１６２は、断面位置の入力を受け付ける。例えば、操作者は、対象走査領域を設定するために適切な断層像を探索するために、断層像のブラウジングを行う。具体例を挙げると、操作者は、図４に示したＭＰＲ画像２１，２２，２３を傾ける指示の入力を行う。

ステップＳ１０５において、設定機能１６２は、制約条件の範囲内で、表示対象の断面位置を変更する。例えば、設定機能１６２は、移動可能範囲及び傾斜可能範囲を満たす範囲内で、３次元医用画像データのうち表示対象となる断面位置を変更する。

例えば、設定機能１６２は、ステップＳ１０４において入力された断面位置が、制約条件を満たすか否かを判定する。具体的には、設定機能１６２は、入力された断面位置の断層像が抽出領域３０を含むか否か、及び、食道の内壁に対する断面位置の角度が傾斜可能範囲に含まれるか否かを判定する。両者を満たす場合、つまり、断層像が抽出領域３０を含み、断面位置の角度が傾斜可能範囲に含まれる場合には、設定機能１６２は、制約条件を満たすと判定する。制約条件を満たす場合には、設定機能１６２は、表示対象の断面位置を変更する。なお、制約条件を満たさない場合には、設定機能１６２は、入力された断面位置に変更しない。

このように、設定機能１６２は、制約条件を満たす範囲内で、３次元医用画像データのうち対象走査領域が設定される断面位置を変更する。

ステップＳ１０６において、設定機能１６２は、断面位置に対応する断層像を表示する。例えば、設定機能１６２は、ステップＳ１０５において変更された断面位置に対応する断層像を表示領域１０３Ａに表示させる。

例えば、図５に示すように、設定機能１６２は、図４に示したＭＰＲ画像２１，２２，２３に代えて、ＭＰＲ画像２４を表示させる。ここで、ＭＰＲ画像２４は、対象走査領域４０を設定するために操作者が指定した断面位置に対応する断層像である。このＭＰＲ画像２４には、抽出領域３０が描出されている。なお、この場合、対象走査領域４０及び中心線４１は、まだＭＰＲ画像２４には描出されていない。

ステップＳ１０７において、設定機能１６２は、断面位置が確定されたか否かを判定する。例えば、操作者は、ＭＰＲ画像２４を閲覧し、対象走査領域４０を設定する断面として適切であると判断した場合には、確定ボタンを押下する。これにより、設定機能１６２は、断面位置が確定されたと判定し（ステップＳ１０７肯定）、ステップＳ１０８の処理へ移行する。なお、断面位置が確定されない場合には（ステップＳ１０７否定）、設定機能１６２は、断面位置が確定されるまで、ステップＳ１０４〜ステップＳ１０６の処理を繰り返し実行する。つまり、操作者は、断面位置を確定するまで、制約条件の範囲内で任意の位置に断面位置を変更可能である。

ステップＳ１０８において、設定機能１６２は、断層像上にプリセットの対象走査領域４０を表示させる。例えば、操作者により断面位置が確定された場合には、設定機能１６２は、図５に示すように、対象走査領域４０をＭＰＲ画像２４及びＶＲ画像２０上に表示させる。ここで、プリセットの対象走査領域４０は、例えば、中心線４１の方向、方位方向の長さ（幅）、及び深さ方向の長さが予め規定されており、その最浅部が抽出領域３０に含まれるように配置される。また、ここで、設定機能１６２は、ＭＰＲ画像２５，２６を表示させる。ＭＰＲ画像２５は、中心線４１を通りＭＰＲ画像２４に直交する直交断面である。また、ＭＰＲ画像２６は、中心線４１及びＭＰＲ画像２４に直交する直交断面である。設定機能１６２は、ＭＰＲ画像２５，２６上にも対象走査領域４０の位置を示す破線を表示させる。

ステップＳ１０９において、設定機能１６２は、対象走査領域４０の位置、方向、又は大きさの入力を受け付ける。例えば、操作者は、ＭＰＲ画像２４上で対象走査領域４０を平行移動させる。また、操作者は、中心線４１を最浅部を中心に回転させる。また、操作者は、方位方向の幅及び深さ方向の長さを変更する。これにより、設定機能１６２は、対象走査領域４０の移動、回転、又は大きさの変更等の入力を受け付ける。

ステップＳ１１０において、設定機能１６２は、制約条件の範囲内で、対象走査領域４０の位置、方向、又は大きさを変更する。例えば、設定機能１６２は、３次元領域（抽出領域３０）に対象走査領域４０の最浅部が含まれるように、対象走査領域４０を設定する。また、例えば、設定機能１６２は、走査可能範囲を満たす範囲内で、断面位置上で対象走査領域４０の最浅部、走査方向、方位方向の幅、及び深さ方向の長さを設定する。

例えば、設定機能１６２は、ステップＳ１０９において入力された対象走査領域４０の位置、方向、又は大きさが、制約条件を満たすか否かを判定する。具体的には、設定機能１６２は、入力された対象走査領域４０の最浅部が抽出領域３０に含まれるか否かを判定する。最浅部が抽出領域３０に含まれる場合には、設定機能１６２は、対象走査領域４０の位置が制約条件を満たすと判定し、入力された対象走査領域４０の位置に変更する。また、設定機能１６２は、入力された対象走査領域４０の方位方向及び深さ方向の大きさ（長さ）が、走査可能範囲を満たすか否かを判定する。方位方向及び深さ方向の長さが走査可能範囲を満たす場合には、設定機能１６２は、入力された対象走査領域４０の方位方向及び深さ方向の大きさに変更する。

このように、設定機能１６２は、制約条件を満たす範囲内で、断面位置上で対象走査領域４０を設定する。つまり、設定機能１６２は、３次元領域として被検体Ｐの食道の少なくとも内腔を抽出し、抽出した内腔と、傾斜可能範囲及び走査可能範囲とに基づいて、内腔に位置する経食道プローブが超音波走査を実行可能な領域を設定する。この場合、超音波走査を実行可能な領域とは、食道の内腔に挿入されるＴＥＥプローブにより走査可能な領域であり、食道の内腔より広範な略円筒形状（食道に沿って歪んだ円筒形状）の領域である。更に、設定機能１６２は、超音波走査を実行可能な領域をディスプレイ１０３に表示させてもよい。例えば、設定機能１６２は、超音波走査を実行可能な領域をＶＲ画像２０上に表示させてもよいし、超音波走査を実行可能な領域の断面をＭＰＲ画像２１，２２，２３上に表示させてもよい。

なお、図５に図示した内容はあくまで一例であり、図示の内容に限定されるものではない。例えば、図５では、ＭＰＲ画像２１，２２，２３を表示させない場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、設定機能１６２は、対象走査領域４０を設定する際に、ＶＲ画像２０及びＭＰＲ画像２１，２２，２３，２４，２５，２６を同時に表示領域１０３Ａ上に表示させてもよい。また、いずれの画像を表示させるか否かについては、その都度、操作者が任意に設定してもよい。

ステップＳ１１１において、設定機能１６２は、断面位置を再調整するか否かを判定する。例えば、操作者は、対象走査領域４０を閲覧し、対象走査領域４０の断面位置が不適切であると判断した場合には、断面位置を再調整するための指示を入力する。これにより、設定機能１６２は、断面位置を再調整すると判定し（ステップＳ１１１肯定）、ステップＳ１０４の処理へ移行する。なお、断面位置を再調整しない場合には（ステップＳ１１１否定）、設定機能１６２は、ステップＳ１１２の処理へ移行する。

ステップＳ１１２において、設定機能１６２は、対象走査領域４０が確定されたか否かを判定する。例えば、操作者は、対象走査領域４０を閲覧し、対象走査領域４０が適切であると判断した場合には、確定ボタンを押下する。これにより、設定機能１６２は、対象走査領域４０が確定されたと判定し（ステップＳ１１２肯定）、対象走査領域４０の設定処理を終了する。なお、断面位置が確定されない場合には（ステップＳ１１２否定）、設定機能１６２は、対象走査領域４０が確定されるまで、ステップＳ１０９〜ステップＳ１１１の処理を繰り返し実行する。つまり、操作者は、対象走査領域４０を確定するまで、制約条件の範囲内で断面位置及び対象走査領域４０を変更可能である。

なお、図３に示した処理手順はあくまで一例であり、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、上述した処理手順は、処理内容に矛盾が生じない範囲で適宜変更可能である。

また、図３では、設定処理が超音波診断装置１において実行される場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、図３に示した設定処理は、ワークステーションやＸ線ＣＴ装置のコンソール装置等、他の医用画像処理装置において実行されてもよい。この場合、ＣＴ画像データ上で設定された対象走査領域４０の位置を示す情報は、ＣＴ画像データとともに超音波診断装置１へ出力されて、後に説明するガイド処理にて利用される。

また、図３では、制約条件の範囲外となる断面位置や対象走査領域４０を表示させないことで、制約条件を満たす範囲内で断面位置や対象走査領域４０を設定する場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、設定機能１６２は、制約条件にかかわらず操作者の所望の断面位置や対象走査領域４０を表示させ、断面位置や対象走査領域４０を確定するタイミングで制約条件を満たすか否かを判定しても良い。つまり、操作者が設定した断面位置や対象走査領域４０が制約条件を満たさない場合には、その旨が通知され、操作者は、制約条件を満たすまで断面位置や対象走査領域４０の再設定を行う。

（ガイド処理）
次に、対象走査領域４０へのガイド処理について説明する。超音波診断装置１は、ガイド処理として、次の処理機能を実行する。つまり、位置合わせ機能１６３は、超音波走査により収集された超音波画像データと、３次元医用画像データとの位置合わせを行う。また、出力制御機能１６４は、位置合わせ後の超音波画像データに対応する走査領域と、位置合わせ後の３次元医用画像データに設定された対象走査領域４０との差分に基づいて、超音波画像データに対応する走査領域を対象走査領域４０に近づけるためのガイド情報を出力する。

図６を用いて、第１の実施形態に係る超音波診断装置１におけるガイド処理について具体的に説明する。図６は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１におけるガイド処理の処理手順を示すフローチャートである。図６に示す処理手順は、ガイド処理を開始する旨の入力を操作者から受け付けた場合に開始される。図６では、図７を参照しつつ説明する。図７は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１におけるガイド処理を説明するための図である。なお、ガイド処理を行う場合、設定処理により設定された情報がディスプレイ１０３の表示領域１０３Ａに予め表示されている。例えば、図７では、ＶＲ画像２０及びＭＰＲ画像２４，２５，２６が表示され、これらの画像上に抽出領域３０、対象走査領域４０、及び中心線４１が表示されている。

ステップＳ２０１において、処理回路１６０は、ガイド処理を開始する旨の入力を操作者から受け付けたか否かを判定する。例えば、操作者は、入力装置１０２を用いて、ガイド処理を開始する旨の入力を行う。入力装置１０２は、操作者により入力されたガイド処理を開始する旨の情報を、処理回路１６０へ出力する。処理回路１６０は、ガイド処理を開始する旨の情報を入力装置１０２から受け付けた場合に、ガイド処理を開始する旨の入力を受け付けたと判定し、ステップＳ２０２以降の処理を開始する。なお、処理回路１６０は、ガイド処理を開始する旨の入力を受け付けるまで、ステップＳ２０２以降の処理を開始せず、待機状態である。

ステップＳ２０２において、処理回路１６０は、超音波画像データを収集する。例えば、処理回路１６０は、送受信回路１１０を制御することで、超音波プローブ１０１に超音波走査を実行させ、現在のフレームのＢモード画像データを収集する。

ステップＳ２０３において、処理回路１６０は、超音波画像を表示させる。例えば、処理回路１６０は、図７に示すように、ディスプレイ１０３の表示領域１０３Ａ上に超音波画像５０を表示させる。

ステップＳ２０４において、位置合わせ機能１６３は、超音波画像データとＣＴ画像データとを位置合わせする。例えば、位置合わせ機能１６３は、超音波画像データとＣＴ画像データとの間のパターンマッチングにより位置合わせを行う。具体的には、位置合わせ機能１６３は、超音波画像データ及びＣＴ画像データのそれぞれから特徴的な領域を抽出し、抽出した領域に類似する領域を互いに探索することで、超音波画像データ及びＣＴ画像データの位置合わせを行う。なお、位置合わせ機能１６３は、パターンマッチングに限らず、従来の如何なる技術を用いて位置合わせを行っても良い。例えば、超音波プローブ１０１に位置センサ（磁気センサ等）が搭載される場合には、位置情報を用いて位置合わせを行うことも可能である。

ステップＳ２０５において、出力制御機能１６４は、現在の走査領域６０をＶＲ画像２０及びＭＰＲ画像２４，２５，２６上に表示させる。例えば、図７に示すように、出力制御機能１６４は、現在のＢモード画像データに対応する走査領域６０及びその中心線６１を、ＶＲ画像２０及びＭＰＲ画像２４，２５，２６上に表示させる。すなわち、表示制御部としての出力制御機能１６４は、３次元医用画像データ中に目標走査領域を表示する。

ステップＳ２０６において、出力制御機能１６４は、現在の走査領域６０と対象走査領域４０との差分を算出する。例えば、出力制御機能１６４は、深さ方向の差分が「−１０ｍｍ」、走査領域６０の回転角度を表す素子回転角度が「＋１０°」、先端部１０１Ａの前後方向の角度である先端部角度（前後）が「−５°」、先端部１０１Ａの左右方向の角度である先端部角度（左右）が「＋３°」であると算出する。

ステップＳ２０７において、出力制御機能１６４は、対象走査領域４０を撮像できているか否かを判定する。例えば、出力制御機能１６４は、現在の走査領域６０と対象走査領域４０との位置、方向、及び大きさが一致しているか否かを判定する。一致していない場合には（ステップＳ２０７否定）、出力制御機能１６４は、ステップＳ２０８の処理へ移行する。また、一致している場合（ステップＳ２０７肯定）、出力制御機能１６４は、ステップＳ２１０の処理へ移行する。なお、ここで言う「一致」とは、寸分違わぬ完全一致のみに限定されるものではなく、許容可能な程度の誤差を含んでいてもよい。

ステップＳ２０８において、出力制御機能１６４は、差分に基づいて、ガイド情報を表示させる。例えば、図７に示すように、出力制御機能１６４は、ガイド情報７０を表示領域１０３Ａに表示させる。ガイド情報７０には、例えば、ステップＳ２０６にて算出された差分情報が記載される。なお、ガイド情報７０は、図示の例に限定されるものではない。例えば、ガイド情報７０に記載される項目は、任意に変更可能である。また、ガイド情報７０は、必ずしも数値情報として出力されなくても良く、例えば、差分に応じた矢印の画像として出力されても良いし、差分を読み上げる音声として出力されても良い。

ステップＳ２０９において、操作者は、撮像位置を調整する。例えば、操作者は、ガイド情報７０に記載された差分が小さくなるように、ＴＥＥプローブである超音波プローブ１０１を操作する。これにより、操作者は、現在の走査領域６０を対象走査領域４０に近づける。そして、処理回路１６０は、ステップＳ２０２の処理へ移行して、現在の走査領域６０と対象走査領域４０とが一致するまで（ステップＳ２０７肯定）、ステップＳ２０２〜Ｓ２０９の処理を繰り返し実行する。

ステップＳ２１０において、出力制御機能１６４は、撮像位置の調整完了を通知する。例えば、出力制御機能１６４は、現在の走査領域６０と対象走査領域４０とが一致した場合には、現在の走査領域６０を強調表示することで、撮像位置の調整完了を通知する。そして、処理回路１６０は、ガイド処理を終了する。なお、ガイド処理が終了した後に、超音波診断装置１は、被検体Ｐの診断（又は手術）用の超音波画像データの収集を適宜実行する。

なお、図６に示した処理手順はあくまで一例であり、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、上述した処理手順は、処理内容に矛盾が生じない範囲で適宜変更可能である。

例えば、図６のステップＳ２０９では、操作者が手動で撮像位置を調整する場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、電子的に調整可能な場合には、出力制御機能１６４が自動的に撮像位置を調整することも可能である。例えば、２次元アレイプローブ又はメカ４Ｄプローブにより超音波走査が行われる場合には、出力制御機能１６４は、２次元アレイプローブの電子走査、又は、メカ４Ｄプローブの揺動方向を制御することで、走査領域６０の方向を対象走査領域４０の方向に近づけることができる。

上述したように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１において、取得機能１６１は、被検体Ｐが撮像された３次元医用画像データを取得する。また、設定機能１６２は、超音波走査に関する制約条件に基づいて、３次元医用画像データにおいて超音波走査の対象となる対象走査領域４０を設定する。これによれば、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、所望の走査領域を容易に設定することができる。例えば、超音波診断装置１は、ＴＥＥプローブのように撮像方法に制約条件がある場合においても、当接可能な部位や先端部１０１Ａの可動範囲に制約条件の範囲内で対象走査領域４０を設定するので、ＣＴ画像データから任意に生成したＭＰＲ画像と同じ走査領域を容易に撮像することができる。

また、第１の実施形態に係る超音波診断装置１において、位置合わせ機能１６３は、超音波走査により収集された超音波画像データと、３次元医用画像データとの位置合わせを行う。また、出力制御機能１６４は、位置合わせ後の超音波画像データに対応する走査領域と、位置合わせ後の３次元医用画像データに設定された対象走査領域４０との差分に基づいて、超音波画像データに対応する走査領域を対象走査領域４０に近づけるためのガイド情報を出力する。これによれば、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、ＴＥＥプローブのように撮像方法に制約条件がある場合においても、ＣＴ画像データから任意に生成したＭＰＲ画像と同じ走査領域を容易に得ることができる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、一つの対象走査領域４０が設定される場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、超音波診断装置１は、対象走査領域４０が複数設定される場合にも適用可能である。

第２の実施形態に係る超音波診断装置１は、図１に例示した超音波診断装置１と同様の構成を備え、設定機能１６２及び出力制御機能１６４の処理の一部が相違する。そこで、第２の実施形態では、第１の実施形態と相違する点を中心に説明することとし、第１の実施形態において説明した構成と同様の機能を有する点については説明を省略する。

第２の実施形態に係る設定機能１６２は、対象走査領域４０を複数設定する。例えば、操作者は、手術中用の対象走査領域４０と、手術後用の対象走査領域４０とを個別に設定する。ここで、手術中用の対象走査領域４０とは、例えば、心臓弁を観察するための走査領域に対応する。また、手術後用の対象走査領域４０とは、例えば、術後の血流の様子（逆流の有無など）を観察するための走査領域に対応する。なお、複数の対象走査領域４０を設定する点を除き、設定機能１６２は、第１の実施形態にて説明した処理と基本的に同様の処理を実行するので、詳細な説明を省略する。

第２の実施形態に係る出力制御機能１６４は、複数の対象走査領域４０が設定された場合には、複数の対象走査領域４０それぞれへのガイド情報を順番に出力する。例えば、操作者は、手術中には、手術中用の対象走査領域４０をガイド対象として選択する。出力制御機能１６４は、選択された手術中用の対象走査領域４０と、現在の超音波画像データに対応する走査領域６０との差分を算出する。そして、出力制御機能１６４は、算出した差分に基づいて、ガイド情報を出力する。これにより、操作者は、現在の走査領域６０を手術中用の対象走査領域４０の位置へ移動させた上で、手術を行う。

また、手術が完了すると、操作者は、手術後用の対象走査領域４０をガイド対象として選択する。出力制御機能１６４は、選択された手術後用の対象走査領域４０と、現在の超音波画像データに対応する走査領域６０との差分を算出する。そして、出力制御機能１６４は、算出した差分に基づいて、ガイド情報を出力する。これにより、操作者は、現在の走査領域６０を手術後用の対象走査領域４０の位置へ移動させた上で、術後の血流の様子を観察する。

このように、第２の実施形態に係る超音波診断装置１は、複数の対象走査領域４０を設定し、複数の対象走査領域４０のうち選択された対象走査領域と、超音波画像データに対応する走査領域との差分に基づいて、ガイド情報を出力する。これにより、例えば、操作者は、複数の対象走査領域４０が存在する場合にも、容易に撮像を行うことができる。

なお、上記の説明はあくまで一例であり、上記の説明の内容に限定されるものではない。例えば、上記の例では、手術中用、及び、手術後用に、２つの対象走査領域４０を設定する場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、手術中用、及び、手術後用といった用途（タイミング）に限定されることなく、任意数の対象走査領域４０を設定可能である。

また、上記の例では、複数の対象走査領域４０に対して、順番に一つずつガイド処理を行う場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、複数の対象走査領域４０に対するガイド処理を同時に並行して行うこともできる。すなわち、出力制御機能１６４は、複数の対象走査領域それぞれと、超音波画像データに対応する走査領域との差分に基づいて、超音波プローブの走査領域を複数の対象走査領域それぞれに近づけるための複数のガイド情報を同時に出力してもよい。この場合、例えば、対象走査領域４０の数と同数のガイド情報７０が表示領域１０３Ａ上に表示される。

（第３の実施形態）
また、上記の実施形態では、一つの３次元医用画像データを用いる場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、超音波診断装置１は、複数の３次元医用画像データを利用可能である。

例えば、心臓弁の手術では、心臓を高頻度に刺激することで一時的に血流を抑制するラピッドペーシング（Rapid Pacing）と呼ばれる技術が用いられる場合がある。この場合、心臓は通常の拍動とは異なり、痙攣している。このため、ラピッドペーシングでは、どのような心臓がどのような状態で痙攣するか予想できないため、事前に撮像しておく３次元医用画像データの心時相を一時相に決めるのは困難である。

そこで、第３の実施形態では、予め複数の心時相の３次元医用画像データを撮像しておき、それぞれの３次元医用画像データにリファレンス用の対象走査領域４０を設定しておく。そして、手術では、ラピッドペーシングを開始後に、複数の心時相の３次元医用画像データの中から、ラピッドペーシング中の心臓の様子に類似の心時相を選択して、リファレンスに用いる。

つまり、第３の実施形態に係る取得機能１６１は、被検体Ｐの心臓を含む領域が、互いに異なる複数の心時相において撮像された複数の３次元医用画像データを取得する。そして、操作者は、取得された複数の３次元医用画像データのそれぞれにおいて、対象走査領域４０を設定する。

ここで、設定機能１６２は、複数の心時相のうち、対象走査領域４０を設定済みの心時相があれば、その設定済みの対象走査領域４０を、他の心時相において対象走査領域４０を設定するための初期位置として利用する。すなわち、設定機能１６２は、複数の３次元医用画像データのうち対象走査領域が設定済みの３次元医用画像データと未設定の３次元医用画像データとが存在する場合には、未設定の３次元医用画像データに対象走査領域を設定するための初期位置として、設定済みの対象走査領域の情報を適用する。

例えば、複数の心時相の３次元医用画像データとして、第１〜第４の心時相の４つのＣＴ画像データが取得される場合がある。この場合、設定機能１６２は、例えば、第１の心時相のＣＴ画像データについては第１の実施形態にて説明した設定処理と同様に、対象走査領域４０を設定する。そして、設定機能１６２は、第２〜第４の心時相のＣＴ画像データについては、対象走査領域４０を設定するための初期位置として、第１の心時相において設定された対象走査領域４０の情報を適用する。

具体的には、設定済みの対象走査領域４０には、ＣＴ画像データにおける断面位置、食道（抽出領域３０）に対する中心線４１の方向、対象走査領域４０の大きさといった情報が含まれる。そこで、設定機能１６２は、第２〜第４の心時相のＣＴ画像データに対して、断面位置、食道（抽出領域３０）に対する中心線４１の方向、対象走査領域４０の大きさといった情報を適用して、対象走査領域４０の初期位置を設定する。これにより、操作者は、容易に対象走査領域４０を設定することができる。

位置合わせ機能１６３は、複数の心時相のうち選択された心時相の３次元医用画像データと、超音波画像データとの位置合わせを行う。例えば、第１〜第４の心時相のうち操作者により第１の心時相が選択された場合には、位置合わせ機能１６３は、第１の心時相のＣＴ画像データと、現在のＢモード画像データとの位置合わせを行う。

そして、出力制御機能１６４は、複数の心時相のうち選択された心時相の対象走査領域４０と、超音波画像データに対応する走査領域との差分に基づいて、ガイド情報７０を出力する。例えば、第１〜第４の心時相のうち操作者により第１の心時相が選択された場合には、出力制御機能１６４は、第１の心時相の対象走査領域４０と、現在の走査領域６０との差分に基づいて、ガイド情報７０を出力する。これにより、操作者は、ラピッドペーシング中の心臓の様子に類似の心時相を適宜選択して、リファレンスに用いることができる。

（その他の実施形態）
上述した実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてもよい。

（医用画像処理装置への適用）
上述した実施形態において説明した処理のうち、設定処理については、医用画像処理装置においても同様に実現可能である。

図８は、その他の実施形態に係る医用画像処理装置２００の構成例を示すブロック図である。医用画像処理装置２００は、例えば、パーソナルコンピュータやワークステーション等の情報処理装置、又は、Ｘ線ＣＴ装置に含まれるコンソール装置等の医用画像診断装置の制御装置に対応する。

図８に示すように、医用画像処理装置２００は、入力回路２０１、ディスプレイ２０２、記憶回路２１０、及び処理回路２２０を備える。入力回路２０１、ディスプレイ２０２、記憶回路２１０、及び処理回路２２０は、相互に通信可能に接続される。

入力回路２０１は、マウス、キーボード、タッチパネル等、操作者からの各種の指示や設定要求を受け付けるための入力装置である。ディスプレイ２０２は、医用画像を表示したり、操作者が入力回路２０１を用いて各種設定要求を入力するためのＧＵＩを表示したりする表示装置である。

記憶回路２１０は、例えば、ＮＡＮＤ（Not AND）型フラッシュメモリやＨＤＤ（Hard Disk Drive）であり、医用画像データやＧＵＩを表示するための各種のプログラムや、当該プログラムによって用いられる情報を記憶する。

処理回路２２０は、医用画像処理装置２００における処理全体を制御する電子機器（プロセッサ）である。処理回路２２０は、取得機能２２１と、設定機能２２２とを実行する。処理回路２２０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記憶回路２１０内に記録されている。処理回路２２０は、各プログラムを読み出し、実行することで読み出した各プログラムに対応する機能を実現する。

例えば、取得機能２２１は、図１に示した取得機能１６１と基本的に同様の処理を実行可能である。つまり、取得機能２２１は、被検体が撮像された３次元医用画像データを取得する。また、設定機能２２２は、図１に示した設定機能１６２と基本的に同様の処理を実行可能である。つまり、設定機能２２２は、超音波走査に関する制約条件に基づいて、３次元医用画像データにおいて超音波走査の対象となる対象走査領域を設定する。これによれば、医用画像処理装置２００は、所望の走査領域を容易に設定することができる。

なお、本実施形態においては、単一の処理回路１６０にて、以下に説明する各処理機能が実現されるものとして説明するが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより機能を実現するものとしても構わない。

（他の医用画像診断装置への適用）
上記の実施形態では、実施形態に係る機能が超音波診断装置１に適用される場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、実施形態に係る機能は、他の医用画像診断装置に対しても適用可能である。例えば、他の医用画像診断装置として、ＩＶＵＳ（Intravascular Ultrasoundscan）、ＯＣＴ（Optical Coherence Tomography）、及び内視鏡等が挙げられる。

ＩＶＵＳとは、超小型の超音波振動子を血管内腔に誘導し、その振動子から３６０度方向に超音波の送受信を行って、血管の短軸方向に対応するディスク形状の断層像を撮像する技術である。ＩＶＵＳでは、血管内腔に誘導されるプローブが利用され、被検体の血管が移動可能範囲に相当する。また、ＩＶＵＳにおける目標走査領域は、血管の芯線上の位置と、当該位置からの距離（ディスク形状の半径に相当）とに基づいて規定される。

ＯＣＴとは、生体組織をよく透過する近赤外線の反射光を利用した光干渉計の原理に基づいて、非侵襲下に組織の精密断層像を撮像する技術である。ＯＣＴでは、近赤外線による走査を行うプローブが利用される。ＯＣＴのプローブを被検体内に挿入して撮像する場合、食道、腸などの管腔領域が移動可能範囲に対応する。また、ＯＣＴにおける目標走査領域は、管球領域の芯線上の位置と、当該位置からの近赤外線の照射方向、照射範囲などに基づいて規定される。

内視鏡とは、食道や腸等の管腔領域や、体表の切開部位等、被検体内を観察するための光学系機器である。内視鏡は、被検体内に挿入されるプローブに相当する。また、内視鏡では、挿入部位が移動可能範囲に相当する。また、内視鏡では、観察対象となる視野が目標走査領域に相当する。

すなわち、ＩＶＵＳ、ＯＣＴ、及び内視鏡等の医用画像診断装置において、処理回路は、被検体が撮像された３次元医用画像データ（例えば、ＣＴ画像データ）を取得する。また、処理回路は、３次元医用画像データに描出された被検体の構造に基づいて、プローブの移動可能範囲を抽出する。また、処理回路は、抽出した移動可能範囲に基づいて、プローブによる走査の目標となる目標走査領域を設定する。また、処理回路は、３次元医用画像データ中に目標走査領域を表示する。これにより、ＩＶＵＳ、ＯＣＴ、及び内視鏡等の医用画像診断装置においても、所望の走査領域を容易に設定することができる。

（被検体の構造の自動抽出）
例えば、処理回路１６０は、被検体の構造を自動的に抽出することができる。

例えば、抽出部としての処理回路１６０は、プローブの種類に基づいて、被検体の構造を抽出する。例えば、記憶回路１５０は、プローブの種類と、被検体の構造とが対応づけられた関連情報を記憶する。ここで、プローブの種類とは、例えば、ＴＥＥプローブ、経腸プローブ、及び経膣プローブ等を示す情報である。また、被検体の構造とは、食道の内壁、腸の内壁、及び膣の内壁等を示す情報である。つまり、関連情報は、プローブの種類が「ＴＥＥプローブ」であれば、抽出対象が「食道の内壁」であることを記憶する。また、関連情報は、プローブの種類が「経腸プローブ」であれば、抽出対象が「腸の内壁」であることを記憶する。また、関連情報は、プローブの種類が「経膣プローブ」であれば、抽出対象が「膣の内壁」であることを記憶する。また、関連情報には、各抽出対象をセグメンテーションやパターンマッチングにより抽出するための特徴情報が記憶されている。

そして、処理回路１６０は、関連情報に基づいて、プローブの種類に対応する被検体の構造を自動的に抽出する。例えば、操作者がプローブの種類「ＴＥＥプローブ」を指定すると、処理回路１６０は、関連情報を参照し、プローブの種類「ＴＥＥプローブ」に対応する抽出対象「食道の内壁」を特定する。そして、処理回路１６０は、食道の内壁の特徴情報を用いて、３次元医用画像データから食道の内壁を抽出する。

なお、プローブの種類は、超音波診断装置１に接続されたプローブから製品情報等を自動認識することによっても識別可能である。例えば、処理回路１６０は、超音波診断装置１に接続されたプローブから製品情報を取得する。そして、処理回路１６０は、取得した製品情報からプローブの種類を抽出する。そして、処理回路１６０は、抽出したプローブの種類に基づいて、関連情報から抽出対象「食道の内壁」を特定する。

（目標走査領域の自動設定）
例えば、処理回路１６０は、目標走査領域を自動的に設定することができる。

例えば、設定部としての処理回路１６０は、プローブの種類に基づいて、目標走査領域を設定する。例えば、記憶回路１５０は、プローブの種類と、代表的な目標走査領域とが対応づけられた関連情報を記憶する。ここで、プローブの種類とは、例えば、ＴＥＥプローブ、経腸プローブ、及び経膣プローブ等を示す情報である。また、代表的な目標走査領域とは、プローブの種類に応じて設定される代表的な目標走査領域を示す情報である。例えば、代表的な目標走査領域は、管腔領域の芯線上における代表的な位置と、当該位置からの代表的な走査方向と、当該走査方向を中心とする代表的な走査範囲（ラテラル方向）と、当該位置からの代表的な深さとを含む情報である。

そして、処理回路１６０は、関連情報に基づいて、プローブの種類に対応する代表的な目標走査領域を自動的に抽出する。例えば、操作者がプローブの種類「ＴＥＥプローブ」を指定すると、処理回路１６０は、関連情報を参照し、プローブの種類「ＴＥＥプローブ」に対応する代表的な目標走査領域の情報を特定し、代表的な目標走査領域を設定する。なお、プローブの種類は、超音波診断装置１に接続されたプローブから製品情報等を自動認識することによっても識別可能である。

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）、或いは、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。プロセッサは記憶回路１５０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。なお、記憶回路１５０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むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込ま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。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。更に、各図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。

また、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、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。更に、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部又は任意の一部が、ＣＰＵ及び当該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。

また、上述した実施形態において説明した各処理のうち、自動的に行なわれるものとして説明した処理の全部又は一部を手動的に行なうこともでき、或いは、手動的に行なわれるものとして説明した処理の全部又は一部を公知の方法で自動的に行なうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。

また、上述した実施形態で説明した医用画像処理方法は、予め用意された医用画像処理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。この医用画像処理プログラムは、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、この医用画像処理プログラムは、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。

また、上記の実施形態において、「現在」とは、処理対象となる各データが発生するたびに、即時に各処理を行うことを意味する。例えば、現在のＢモード画像データを収集する処理は、被検体Ｐが撮像される時刻と画像が表示される時刻とが完全に一致する場合に限らず、画像処理などの各処理に要する時間によって画像がやや遅れて表示される場合を含む概念である。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、所望の走査領域を容易に設定することができる。

本発明の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。

１ 超音波診断装置
１６０ 処理回路
１６１ 取得機能
１６２ 設定機能

Claims (14)

1. 被検体が撮像された３次元医用画像データを取得する取得部と、
   前記３次元医用画像データに描出された前記被検体の構造に基づいて、プローブの移動可能範囲を抽出する抽出部と、
   前記抽出した前記移動可能範囲に基づいて、前記プローブによる走査の目標となる目標走査領域を設定する設定部と、
   前記３次元医用画像データ中に前記目標走査領域を表示する表示制御部と、
   を備える、医用画像診断装置。
2. 前記抽出部は、前記プローブの種類に基づいて、前記被検体の構造を抽出する、
   請求項１に記載の医用画像診断装置。
3. 前記設定部は、前記プローブの種類に基づいて、前記目標走査領域を設定する、
   請求項１又は２に記載の医用画像診断装置。
4. 前記走査は、経食道プローブを用いた走査であり、
   前記設定部は、
   前記移動可能範囲として前記被検体の食道の少なくとも内腔を抽出し、
   抽出した前記内腔と、前記プローブの当接面に対する走査領域の傾斜可能範囲と、前記走査領域における走査可能範囲とに基づいて、前記内腔に位置する前記経食道プローブが前記走査を実行可能な領域を設定する、
   請求項１〜３のいずれか一つに記載の医用画像診断装置。
5. 前記設定部は、
   前記移動可能範囲と、前記傾斜可能範囲と、前記走査可能範囲とを含む制約条件を満たす範囲内で、前記３次元医用画像データのうち前記目標走査領域が設定される断面位置を変更し、
   前記制約条件を満たす範囲内で、前記断面位置上で前記目標走査領域を設定する、
   請求項４に記載の医用画像診断装置。
6. 前記設定部は、前記移動可能範囲に前記目標走査領域の最浅部が含まれるように、前記目標走査領域を設定する、
   請求項１〜５のいずれか一つに記載の医用画像診断装置。
7. 前記設定部は、
   前記移動可能範囲及び前記傾斜可能範囲を満たす範囲内で、前記３次元医用画像データのうち表示対象となる断面位置を変更し、
   前記走査可能範囲を満たす範囲内で、前記断面位置上で前記目標走査領域の最浅部の位置、走査方向、方位方向の幅、及び深さ方向の深さを設定する、
   請求項４に記載の医用画像診断装置。
8. 前記走査により収集された断面画像データと、前記３次元医用画像データとの位置合わせを行う位置合わせ部と、
   前記位置合わせ後の前記断面画像データに対応する走査領域と、前記位置合わせ後の前記３次元医用画像データに設定された前記目標走査領域との差分に基づいて、前記断面画像データに対応する走査領域を目標走査領域に近づけるためのガイド情報を出力する出力制御部とを更に備える、
   請求項１〜７のいずれか一つに記載の医用画像診断装置。
9. 前記設定部は、前記目標走査領域を複数設定し、
   前記出力制御部は、設定された複数の目標走査領域のうち選択された目標走査領域と、前記断面画像データに対応する走査領域との差分に基づいて、前記ガイド情報を出力する、
   請求項８に記載の医用画像診断装置。
10. 前記設定部は、前記目標走査領域を複数設定し、
    前記出力制御部は、設定された複数の目標走査領域それぞれと、前記断面画像データに対応する走査領域との差分に基づいて、前記プローブの走査領域を前記複数の目標走査領域それぞれに近づけるための複数のガイド情報を同時に出力する、
    請求項８に記載の医用画像診断装置。
11. 前記取得部は、前記被検体の心臓を含む領域が、互いに異なる複数の心時相において撮像された複数の前記３次元医用画像データを取得し、
    前記設定部は、前記複数の３次元医用画像データのうち前記目標走査領域が設定済みの３次元医用画像データと未設定の３次元医用画像データとが存在する場合には、前記未設定の３次元医用画像データに前記目標走査領域を設定するための初期位置として、設定済みの前記目標走査領域の情報を適用する、
    請求項８〜１０のいずれか一つに記載の医用画像診断装置。
12. 前記位置合わせ部は、前記複数の心時相のうち選択された心時相の３次元医用画像データと、前記断面画像データとの位置合わせを行い、
    前記出力制御部は、前記複数の心時相のうち選択された心時相の前記目標走査領域と、前記断面画像データに対応する走査領域との差分に基づいて、前記ガイド情報を出力する、
    請求項１１に記載の医用画像診断装置。
13. 前記出力制御部は、２次元アレイプローブ又はメカ４Ｄプローブにより前記走査が行われる場合には、前記２次元アレイプローブの電子走査又は前記メカ４Ｄプローブの揺動方向を制御することで、前記走査領域の方向を前記目標走査領域の方向に近づける、
    請求項８〜１２のいずれか一つに記載の医用画像診断装置。
14. 被検体が撮像された３次元医用画像データを取得する取得部と、
    前記３次元医用画像データに描出された前記被検体の構造に基づいて、プローブの移動可能範囲を抽出する抽出部と、
    前記抽出した前記移動可能範囲に基づいて、前記プローブによる走査の目標となる目標走査領域を設定する設定部と、
    前記３次元医用画像データ中に前記目標走査領域を表示する表示制御部と、
    を備える、医用画像処理装置。