JP2024017939A - 医用情報処理方法、医用器具、及び医用システム - Google Patents

Abstract

【課題】医用器具の位置及び姿勢を効率的に精度よく取得すること。【解決手段】実施形態に係る医用情報処理方法は、被検体に対して配置され検査又は治療に用いられる医用器具であって、当該医用器具が有する、既知の空間情報をセンシングするセンサからのセンシング結果を取得し、センシング結果に基づいて当該医用器具の位置及び姿勢を特定し、特定された位置及び姿勢を示す情報の出力を制御する。【選択図】 図２

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、医用情報処理方法、医用器具、及び医用システムに関する。

被検体の体内組織が画像化された医用画像データを生成する医用画像診断装置が存在する。医用画像診断装置としては、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）、Ｘ線診断装置、超音波診断装置、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置等が挙げられる。Ｘ線ＣＴ装置は、寝台装置に載置された被検体にＸ線を照射することでＸ線検出器が検出したＸ線に基づく電気信号に基づいて、被検体のアキシャル断層のＣＴ画像データやボリュームデータ等の再構成画像データを生成する。

医用画像診断装置において、ニードル装置等の医用器具の位置及び姿勢を検出する場合がある。当該医用器具の位置及び姿勢は、磁場による検出、ステレオカメラによる検出等により行われる。磁場による検出の場合、検査室に磁場を構成する設備を設ける必要があり、また、周囲に金属が多いと磁場がゆがむ等の問題がある。ステレオカメラによる検出の場合、術者の影になると認識できない、複数のニードルが近接すると干渉する等の問題がある。

特開２００６－３２６３号公報

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、医用器具の位置及び姿勢を効率的に精度よく取得することである。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。

実施形態に係る医用情報処理方法は、被検体に対して配置され検査又は治療に用いられる医用器具であって、当該医用器具が有する、既知の空間情報をセンシングするセンサからのセンシング結果を取得し、センシング結果に基づいて当該医用器具の位置及び姿勢を特定し、特定された位置及び姿勢を示す情報の出力を制御する。

図１は、実施形態に係る医用器具の構成を示す外観図。 図２は、実施形態に係る医用器具の構成及び機能を示すブロック図。 図３は、実施形態に係る医用器具の動作例をフローチャートとして示す図。 図４は、実施形態に係る医用器具において、医用器具の位置及び姿勢の特定方法を説明するための斜視図。 図５は、実施形態に係る医用器具の第１変形例において、医用器具の位置及び姿勢の特定方法を説明するための斜視図。 図６は、実施形態に係る医用器具の第２変形例において、医用器具の位置及び姿勢の特定方法を説明するための斜視図。 図７は、実施形態に係る医用器具の第２変形例の動作をフローチャートとして示す図。 図８は、実施形態に係る医用器具の第３変形例の構成及び機能を示すブロック図。 図９は、実施形態に係る医用器具の第３変形例において、医用器具の位置及び姿勢の提示方法を説明するための斜視図。 図１０は、実施形態に係る医用器具の第３変形例において、表示内容のテンプレートの例を示す図。 図１１は、実施形態に係る医用器具の第３変形例において、表示例を示す図。 図１２は、実施形態に係る医用システムの構成を示す概略図。 図１３は、実施形態に係る医用システムの構成及び機能を示すブロック図。 図１４は、実施形態に係る医用システムの動作例をフローチャートとして示す図。

以下、図面を参照しながら、医用情報処理方法、医用器具、及び医用システムの実施形態について詳細に説明する。

実施形態に係る医用器具は、バイオプシ（生検）に用いるニードルとニードルホルダとを含むニードル装置や、アブレーションに用いるニードルや、ニードルガイド機能をもった超音波プローブ等を含む。また、実施形態に係る医用システムは、医用器具と、医用画像診断装置とを備える。医用画像診断装置は、医用器具とともに使用されるＸ線ＣＴ装置、Ｘ線診断装置、超音波診断装置、ＭＲＩ装置、核医学診断装置等を含む。
（医用器具）

図１は、実施形態に係る医用器具１０の外観を示す。図２は、実施形態に係る医用器具１０の構成及び機能を示す。例えば、医用器具１０は、バイオプシに用いるニードル１１と、ニードルホルダ１２とを備える。また、ニードルホルダ１２は、センサ１３と、メモリ１４と、ネットワークインターフェース１５と、処理回路１６とを備える。

ここで、医用器具１０のニードルホルダ１２は、図１（Ａ）に示すように、センサ１３（例えば、３個の面視野のセンサ１３ａ～１３ｃ、又は、３個の点視野のセンサ１３ｄ～１３ｆ）と、メモリ１４と、ネットワークインターフェース１５と、処理回路１６とを備える構造である。又は、ニードルホルダ１２は、図１（Ｂ）に示すように、ニードルホルダ本体Ｖに、センサ１３と、メモリ１４と、ネットワークインターフェース１５と、処理回路１６とを備える筐体Ｕを脱着可能なように取り付けた構造である。また、ニードルホルダ１２は、図１（Ｃ）に示すように、センサ１３（例えば、１個の面視野のセンサ１３ｄ）と、メモリ１４と、ネットワークインターフェース１５と、処理回路１６とを備える構造をとる場合もある。なお、図１（Ｂ）に示すニードルホルダ本体Ｖに、図１（Ｃ）に示す１個の面視野のセンサ１３ｄが設けられていてもよい。

ニードル１１は、検査又は治療において、被検体（例えば、患者Ｐ）の体外から血管又は体腔内や内臓に刺される注射針であり、穿刺針とも呼ばれる。ニードル１１は、検査のため患者Ｐから組織などを採取したり、体内にたまった体液やうみを排出したり、治療のため薬物を注入したりするためのものである。

ニードルホルダ１２は、ニードル１１をその体軸方向に進退可能なようにニードル１１を保持する。

ニードルホルダ１２のセンサ１３は、ニードルホルダ１２に設けられ、医用器具１０周辺の既知の空間情報をセンシングする。後述するように、ニードルホルダ１２を使用する検査室には、固定され変位しない内壁、天井、及び什器等の固定部や、変位するが変位後の位置を特定可能な可動部が存在する。センサ１３は、固定部又は可動部に設けられる特徴点（図４に図示）、パターン（図５に図示）、走査される輝点（図６に図示）を、既知の空間情報としてセンシングする。

センサ１３は、１個以上のカメラ等の面視野のセンサ（つまり、２次元センサ）を備えるか、又は、３個以上のＰＤ（Photodiode）等の点視野のセンサ（つまり、１次元センサ）を備える。前者について、例えば、検査室内を広く捉えるには画角が狭いカメラがセンサ１３として使用される場合、センサ１３は、複数のカメラ、例えば、３個のカメラ１３ａ～１３ｃ（図１（Ａ），（Ｂ）に図示）を備える。３個のカメラ１３ａ～１３ｃを備える場合、３個のカメラ１３ａ～１３ｃの視野範囲で３点を検知すればよいので、１個の場合より固定部や位置特定可能な可動部が術者等によって隠れる可能性が低くなるという利点がある。一方で、例えば、検査室内を広く捉えるには画角の広いカメラ（広角レンズ等のレンズを備えたカメラ）がセンサ１３として設けられる場合、センサ１３は、１個以上のカメラ、例えば、１個のカメラ１３ｄ（図１（Ｃ）に図示）を備える。画角の広い１個のカメラ１３ｄを用いる場合も、３個のカメラ１３ａ～１３ｃ（図１（Ａ），（Ｂ）に図示）を用いる場合と同様に基線を長めにとることができるので、測位精度を向上することができるという利点がある。以下、センサ１３がカメラを備える場合の例として、３個のカメラ１３ａ～１３ｃを備える場合について説明するが、３個の場合に限定されるものではない。

そして、３個のカメラ１３ａ～１３ｃによって取得された光学画像に含まれる既知の空間座標（３個以上の特徴点の座標）に基づいて、医用器具１０の位置及び姿勢を特定する。この場合について、図４を用いて後述する。又は、３個のカメラ１３ａ～１３ｃによって取得された光学画像に含まれる既知の空間座標（パターンの３個以上の変化点の座標）に基づいて、医用器具１０の位置及び姿勢を特定する。この場合について、図５を用いて後述する。

また、センサ１３は、画角が極小の３個のカメラ１３ａ～１３ｃを備えてもよい。一方で、空間座標が既知の多数の点ｒ（図６に図示）内で多数の図形（星形、四角形、丸形等を形作る輝点群）を形成する。そして、３個のカメラ１３ａ～１３ｃの各カメラが、多数の図形の中から所定の図形を検知することで、医用器具１０の位置及び姿勢を特定する。例えば、カメラ１３ａが星形の図形を検知し、カメラ１３ｂが四角形の図形を検知し、カメラ１３ａが丸形の図形を検知すると、検知した図形の種類に応じて、検知した図形の位置をそれぞれ特定することができる。それにより、カメラ１３ａ～３１ｃの視線方向をそれぞれ特定することができるため、医用器具１０の位置及び姿勢を特定することができる。なお、極小の画角とは、１個の図形を捉えることができる程度の画角を意味する。

他方、センサ１３としてＰＤが使用される場合、検査室内を広く捉えるために、センサ１３は、３個以上のＰＤ、例えば、３個のＰＤ１３ｅ～１３ｇ（図１（Ａ），（Ｂ）に図示）を備える。一方で、空間座標が既知の多数の点ｒ（図６に図示）内で１つの輝点が走査される。そして、３個のＰＤ１３ｅ～１３ｇの各ＰＤが、走査される輝点の中から所定の輝点を検知することで、医用器具１０の位置及び姿勢を特定する。例えば、ＰＤ１３ｅ～１３ｇが輝点を検知すると、検知した時刻に応じて、検知した輝点の位置をそれぞれ特定することができる。それにより、ＰＤ１３ｅ～３１ｇの視線方向をそれぞれ特定することができるため、医用器具１０の位置及び姿勢を特定することができる。この場合について、図６及び図７を用いて後述する。

ニードルホルダ１２のメモリ１４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、ハードディスク、光ディスク等によって構成される。メモリ１４は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ及びＤＶＤ（Digital Video Disk）等の可搬型メディアによって構成されてもよい。メモリ１４は、処理回路１６において用いられる各種処理プログラム（アプリケーションプログラムの他、ＯＳ（Operating System）等も含まれる）や、プログラムの実行に必要なデータを記憶する。なお、メモリ１４は、記憶部の一例である。

ニードルホルダ１２のネットワークインターフェース１５は、パラレル接続仕様やシリアル接続仕様に合わせたコネクタによって構成される。ネットワークインターフェース１５は、ネットワーク上の外部装置と情報の送受信を無線又は有線で行なう。なお、ネットワークインターフェース１５は、入力部及び出力部の一例である。

ニードルホルダ１２の処理回路１６は、医用器具１０の全体の動作を制御する。処理回路１６は、専用又は汎用のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processor Unit）、又はＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサの他、ＡＳＩＣ、及び、プログラマブル論理デバイス等を意味する。プログラマブル論理デバイスとしては、例えば、単純プログラマブル論理デバイス（ＳＰＬＤ：Simple Programmable Logic Device）、複合プログラマブル論理デバイス（ＣＰＬＤ：Complex Programmable Logic Device）、及び、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：Field Programmable Gate Array）等が挙げられる。

また、処理回路１６は、単一の回路によって構成されてもよいし、複数の独立した処理回路要素の組み合わせによって構成されてもよい。後者の場合、メモリは処理回路要素ごとに個別に設けられてもよいし、単一のメモリが複数の処理回路要素の機能に対応するプログラムを記憶するものであってもよい。

処理回路１６は、メモリ１４に記憶された、又は、処理回路１６内に直接組み込まれたコンピュータプログラムを読み出して実行することで、取得機能Ｆ１と、特定機能Ｆ２と、出力制御機能Ｆ３と、ニードル制御機能Ｆ４とを実現する。なお、機能Ｆ１～Ｆ４の全部又は一部は、コンピュータプログラムの実行により実現される場合に限定されるものではなく、医用器具１０にＡＳＩＣ等の回路として備えられる場合であってもよい。

取得機能Ｆ１は、患者Ｐに対して配置され検査又は治療に用いられる医用器具１０であって、センサ１３からのセンシング結果を取得する機能を含む。

特定機能Ｆ２は、取得機能Ｆ１によって取得されたセンシング結果に基づいて当該医用器具１０の位置及び姿勢を特定する機能を含む。ここで、特定機能Ｆ２は、センサ１３としての面視野のカメラ１３ａ～１３ｃ、又は、カメラ１３ｄが検知する特徴点等の座標に基づいて当該医用器具１０の位置及び姿勢を特定する（後述する図４及び図５）。又は、特定機能Ｆ２は、センサ１３としての点視野ＰＤ１３ｅ～１３ｇが検知する輝点の座標に基づいて当該医用器具１０の位置及び姿勢を特定する（後述する図６）。

出力制御機能Ｆ３は、特定機能Ｆ２によって特定された医用器具１０の位置及び姿勢を示す情報の出力を制御する機能を含む。例えば、出力制御機能Ｆ３は、ニードルホルダ１２に取り付けられた出力部としてのスピーカ又はディスプレイ（ともに図示省略）から当該情報を発音又は表示したり、出力部としてのネットワークインターフェース１５から当該情報を外部装置に送信したり、出力部としての投影器８０（図８に図示）から当該情報を投影したりする。

ニードル制御機能Ｆ４は、ニードル１１のニードルホルダ１２に対する進退動を制御する機能を含む。なお、ニードル１１の種類によってはニードルホルダ１２に対する進退動を行わない場合があり、その場合ニードル制御機能Ｆ４は不要である。

続いて、図３を用いて、医用器具１０の動作（医用情報処理方法）を説明する。図３は、医用器具１０の動作をフローチャートとして示す図である。図３において、「ＳＴ」に数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。

まず、取得機能Ｆ１は、患者Ｐに対して配置され検査又は治療に用いられる医用器具１０であって、当該医用器具１０が有する、既知の空間情報をセンシングするセンサ１３からのセンシング結果を取得する（ステップＳＴ１）。

特定機能Ｆ２は、ステップＳＴ１によって取得されたセンシング結果に基づいて当該医用器具１０の位置及び姿勢を特定する機能を含む。医用器具１０の位置及び姿勢の特定方法について図４を用いて説明する。

図４に示すように、検査室内に、撮像装置（例えば、図１２に示す撮像装置５０）と、患者Ｐを載置した寝台装置（例えば、図１２に示す寝台装置６０）が配置される。そして、術者は、把持する医用器具１０の位置及び姿勢を調整しながら患者Ｐに対してニードル１１を穿刺する。その場合、カメラ１３ａ～１３ｃ（図１（Ａ）に図示）が検査室内の特徴点を認識することにより、取得機能Ｆ１は、センシング結果として、カメラ１３ａ～１３ｃから、既知の空間情報をもつ特徴点を含む光学画像を取得する。特定機能Ｆ２は、光学画像に含まれる特徴点に基づいて、検査室内における医用器具１０の位置及び姿勢を特定する。

例えば、特徴点は、既知の空間情報をもつ固定部上の点、及び／又は、既知の空間情報とそれからの変位量を算出可能な可動部上の点である。特定機能Ｆ２は、可動部上の点の変位量を、可動部の駆動機構のロータリエンコンダの出力（医用画像診断装置から取得）に基づいて求めることができる。例えば、固定部は、内壁（又は天井）の角Ｃ１や、什器Ｂの角Ｃ２等である。可動部は、チルト可能な撮像装置５０の外部カバー上の点Ｃ３及びボア（空洞）境界壁等である。なお、特徴点の座標は、予め取得（校正）してメモリ１４に記憶させておけばよい。

医用器具１０の位置及び姿勢を特定は、カメラ１３ａ～１３ｃにより取得された光学画像のパターンサーチにより行われる。カメラ１３ａ～１３ｃで取得された各光学画像には、内壁又は天井に設けられる３個以上、例えば３個の特徴点に基づく図形を含む。パターンサーチにおいて、特定機能Ｆ２は、各光学画像を、テンプレート画像のサーチ領域内を一定間隔（ステップ幅）でスライド及び回転させ、相関値が最大の位置及び角度を探すことで、カメラ１３ａ～１３ｃそれぞれの空間位置、つまり、医用器具１０の空間位置を特定するとともに、カメラ１３ａ～１３ｃそれぞれの空間位置に基づき医用器具１０の姿勢を特定する。又は、特定機能Ｆ２は、３個の特徴点を含む多数の光学画像と、各光学画像に対応するカメラ１３ａ～１３ｃの空間位置とを学習させた学習済みモデルに新規の光学画像を入力することで、新規の光学画像に対応するカメラ１３ａ～１３ｃの空間位置、つまり、医用器具１０の空間位置を特定してもよい。

なお、特定機能Ｆ２は、カメラ１３ａ～１３ｃの視野範囲にどのような領域を含むか、という情報を用いて３点の特徴点までの距離を測定することで、医用器具１０の位置及び姿勢を特定することもできる。また、前述したように画角が広いカメラであれば、センサ１３は１つのカメラ１３ｄ（図１（Ｃ）に図示）であってもよい。広角レンズを備えたカメラ１３ｄを用いると視野が広がるため、３個のカメラ１３ａ～１３ｃを用いる場合と同様に基線長を長くできるというメリットがある。この場合、医用器具１０の多様な位置及び姿勢の場合における多様なテンプレート画像を準備することで、特定機能Ｆ２は、各テンプレート画像を用いたパターンサーチによりカメラ１３ｄ、つまり、医用器具１０の位置を特定するとともに、医用器具１０の姿勢を特定する。

図３の説明に戻って、出力制御機能Ｆ３は、特定機能Ｆ２によって特定された医用器具１０の位置及び姿勢を示す情報を、スピーカ（図示省略）、ディスプレイ（図示省略）、投影器８０（図８に図示）から出力したり、医用画像診断装置（例えば、図１２に示すコンソール装置７０）に出力したりする（ステップＳＴ３）。そして、術者は、ステップＳＴ３に基づく出力に応じて医用器具１０の位置及び姿勢を調整する（ステップＳＴ４）。

ステップＳＴ４による調整の結果、術者は、医用器具１０が所定の位置及び姿勢であるか否かを判断する（ステップＳＴ５）。なお、ステップＳＴ５の判断は、ニードル制御機能Ｆ４により行われてもよい。その場合、ニードル制御機能Ｆ４は、ステップＳＴ４による調整後の医用器具１０の現在の位置及び姿勢と、穿刺計画に基づく目標の穿刺位置及び穿刺角度との差が閾値以内であるか否かを判断することで、医用器具１０が所定の位置及び姿勢であるか否かを判断する。

ステップＳＴ５の判断でＹＥＳ、つまり、医用器具１０が所定の位置及び姿勢である場合、術者は、撮像装置５０による撮像（例えば、ＣＴ透視）を行いながら、ニードル制御機能Ｆ４は、調整後の医用器具１０のニードルホルダ１２からニードル１１を進ませて患者Ｐからの組織の採取やアブレーションを開始する（ステップＳＴ６）。一方で、ステップＳＴ５の判断でＮＯ、つまり、医用器具１０が所定の位置及び姿勢でない場合、取得機能Ｆ１は、再び、既知の空間情報をセンシングするセンサ１３からのセンシング結果を取得する（ステップＳＴ１）。このように、ステップＳＴ１～ＳＴ５を繰り返すことで、医用器具１０の位置及び姿勢を示す情報の出力を用いた医用器具１０の位置及び姿勢の調整を繰り返すことができる。

以上のように、医用器具１０によれば、磁場やステレオカメラを用いることなく、医用器具１０自身の位置及び姿勢を効率的に精度よく取得することができる。それにより、医用器具１０を利用した検査又は治療に要する時間を低減することができる。また、Ｘ線を照射しながら医用器具１０を利用した検査又は治療を行う場合には、検査又は治療に要する時間の低減により不要被ばくを低減することができるし、手技のやり直しによる不要被ばくを低減することもできる。

（第１変形例）
特定機能Ｆ２による医用器具１０の位置及び姿勢の特定方法について、他の方法が用いられてもよい。他の方法について図５を用いて説明する。

図５に示すように、検査室内に、撮像装置（例えば、図１２に示す撮像装置５０）と、患者Ｐを載置した寝台装置（例えば、図１２に示す寝台装置６０）が配置される。また、検査室の内壁（又は天井）や撮像装置５０のボア境界壁に、座標を特定できるパターンが表示される。パターンとしては、疑似ランダムパターン、グリッド、コード化した座標、複数の組み合わせ等が考えられる。パターンの表示方法は印刷（例えば、壁紙）によるものであってもよいし、投影によるものであってもよい。また、パターンの表示方法は可視光によるものでもよいし、赤外光など可視光以外によるものであってもよい（この場合、カメラ１３ａ～１３ｃは赤外線カメラ）。

術者は、把持する医用器具１０の位置及び姿勢を調整しながら患者Ｐに対してニードル１１を穿刺する。その場合、カメラ１３ａ～１３ｃ（図１（Ａ）に図示）が検査室内のパターンを認識することにより、取得機能Ｆ１は、センシング結果として、カメラ１３ａ～１３ｃから、既知の空間情報をもつパターンを含む光学画像を取得する。特定機能Ｆ２は、光学画像に含まれる、座標を特定できるパターンに基づいて、検査室内における医用器具１０の位置及び姿勢を特定する。例えば、パターンは、既知の空間情報をもつ固定部、及び／又は、既知の空間情報とそれからの変位量を算出可能な可動部に表示されたものである。特定機能Ｆ２は、可動部の変位量を、可動部の駆動機構のローラから得られるロータリエンコンダの出力（医用画像診断装置から取得）に基づいて求めることができる。例えば、固定部は、内壁や、什器Ｂ等である。可動部は、チルト可能な撮像装置５０の外部カバー及びボア境界壁等である。

以上のように、医用器具１０の第１変形例によれば、上述したように、磁場やステレオカメラを用いることなく、医用器具１０自身の位置及び姿勢を効率的に精度よく取得することができる。

（第２変形例）
特定機能Ｆ２による医用器具１０の位置及び姿勢の特定方法について、他の図４及び図５を用いて説明した光学画像の利用以外の方法が用いられてもよい。他の方法について図６及び図７を用いて説明する。

図６に示すように、検査室内に、撮像装置（例えば、図１２に示す撮像装置５０）と、患者Ｐを載置した寝台装置（例えば、図１２に示す寝台装置６０）が配置される。また、検査室の内壁（又は床）に、指向性のよい光（例えば、レーザ光）を照射する輝点走査型の発光器９０が設けられる。例えば、発光器９０はプロジェクタであり、ミラーの角度（以下「ミラー角」と呼ぶ）で光の当たる輝点を淡色の天井上で走査することで多数の点ｒのうち特定の時刻に１つだけを輝点とすることができる。なお、図６は、説明の便宜上、隣り合う点同士の間隔が広くなるように多数の点ｒを図示し、また、ニードルホルダに取り付けられる点視野の３個のＰＤのうち１つが輝点ｒ１を検知する時刻ｔ１の状態を図示している。

術者は、把持する医用器具１０の位置及び姿勢を調整しながら患者Ｐに対してニードル１１を穿刺する。その場合、ＰＤ１３ｅ～１３ｇ（図１（Ａ），（Ｂ）に図示）が、時刻情報から空間情報を知ることができる３個以上（例えば、３個）の輝点ｒ１～ｒ３の光（つまり、散乱光）をそれぞれ検知することにより、取得機能Ｆ１は、センシング結果として、ＰＤ１３ｅ～１３ｇからそれぞれ輝点ｒ１～ｒ３を検知したという検知情報（検知時刻を含む）を取得する。取得機能Ｆ１は、検知情報に基づいて、ＰＤ１３ｅ～１３ｇの視線方向をそれぞれ特定することができる。

また、ニードルホルダ１２へのＰＤ１３ｅ～１３ｇ（図１（Ａ），（Ｂ）に図示）の取り付け位置は既知であるので、特定機能Ｆ２は、ＰＤ１３ｅ～１３ｇの視線方向とＰＤ１３ｅ～１３ｇの相対位置関係とに基づいて、検査室内における医用器具１０の位置及び姿勢を特定する。

図６に示す輝点を用いた医用器具１０の位置及び姿勢の特定方法について、図７に示すフローチャートを用いて説明する。図７において、「ＳＴ」に数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。なお、図７に示すステップＳＴ１１～ＳＴ１６は、図３に示すステップＳＴ１の詳細を示す。

取得機能Ｆ１は、発光器９０を制御して、天井上において、輝点の走査を開始させる（ステップＳＴ１１）。ＰＤ１３ｅは、時刻ｔ１において輝点の光を検知する（ステップＳＴ１２）。次いで、ＰＤ１３ｆは、時刻ｔ２において輝点の光を検知する（ステップＳＴ１３）。次いで、ＰＤ１３ｇは、時刻ｔ３において輝点の光を検知する（ステップＳＴ１４）。取得機能Ｆ１は、ステップＳＴ１１～ＳＴ１３により光が検知された時刻ｔ１～ｔ３を取得する。

他方、取得機能Ｆ１は、発光器９０から時刻ｔ１～ｔ３にそれぞれ対応する複数のミラー角（多数の点ｒのうち輝点がいずれなのかに関する情報）を取得する（ステップＳＴ１５）。取得機能Ｆ１は、ステップＳＴ１５によって取得された時刻ｔ１～ｔ３のミラー角に基づいて、ＰＤ１３ｅ～１３ｇがそれぞれ検知した輝点ｒ１～ｒ３の座標（多数の点ｒのそれぞれの座標は検出時刻から換算できる）を特定する（ステップＳＴ１６）。取得機能Ｆ１は、ＰＤ１３ｅが光を検知した時刻ｔ１のミラー角に基づいて、ＰＤ１３ｅが検知した輝点が多数の点ｒのうち輝点ｒ１であることを特定することができる。なお、ＰＤ１３ｆ，１３ｇが光を検知した時刻ｔ２，ｔ３の輝点についても時刻ｔ１の輝点と同様に特定することができる。時刻ｔ２にＰＤ１３ｆで検知した輝点を輝点ｒ２とし、時刻ｔ３にＰＤ１３ｇで検知した輝点を輝点ｒ３とする。

取得機能Ｆ１は、ステップＳＴ１６によって特定された輝点ｒ１～ｒ３の座標に基づいて、ＰＤ１３ｅ～１３ｇの視線方向をそれぞれ特定する（ステップＳＴ１７）。また、ニードルホルダ１２へのＰＤ１３ｅ～１３ｇの取り付け位置は既知である。特定機能Ｆ２は、ステップＳＴ１６により特定された３個の輝点ｒ１～ｒ３の座標と、ＰＤ１３ｅ～１３ｇの相対位置関係とに基づいて、医用器具１０の位置及び姿勢を特定する（ステップＳＴ２）。

また、図６及び図７を用いて、発光器９０がプロジェクタであり、ＰＤ１３ｅ～１３ｇがプロジェクタによる輝点の光を検知する場合について説明したがその場合に限定されるものではない。例えば、発光器９０を検査室の天井に備えられるＬＣＤ（Liquid Crystal Display）とし、ＰＤ１３ｅ～１３ｇがＬＣＤにより点灯された画素の光を検知するように構成されてもよい。ＬＣＤは、通常は画素が常時点灯するものであるが、点灯（つまり、輝点）を走査することで多数の画素のうち特定の時刻に１個の画素だけを点灯とすることができる。

また、図６及び図７において、発光器９０により走査される輝点が単色である場合には、多数の点ｒ内で輝点を１つずつ走査することで、多数の点ｒ内で同一時刻に光る輝点を１つとする必要がある。しかしながら、発光器９０により走査される輝点が多色であり、ＰＤ１３ｅ～１３ｇが色を識別できるカラーセンサであれば、多数の点ｒ内で同一時刻に光る輝点を複数とすることもできる。その場合、多数の点ｒ全体の走査時間を短縮する利点ある。

以上のように、医用器具１０の第２変形例によれば、磁場やステレオカメラを用いることなく、医用器具１０自身の位置及び姿勢を効率的に精度よく取得することができる。

（第３変形例）
医用器具１０の処理回路１６は、医用器具の位置又は姿勢を補助するサポート画像を所定場所に向かって投影してもよい。その場合について図８～図１１を用いて説明する。

図８は、実施形態に係る医用器具１０の第３変形例の構成及び機能を示す。例えば、医用器具１０は、バイオプシに用いるニードル１１と、ニードルホルダ１２とを備える。また、ニードルホルダ１２は、センサ１３と、メモリ１４と、ネットワークインターフェース１５と、処理回路１６とを備える。また、医用器具１０は、投影器（プロジェクタ）８０の動作を制御する。

なお、図８において、図１（Ａ）及び図２と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。

図８及び図９は、医用器具１０と、投影器８０とを示す。投影器８０は、図９に示すように、鉛直軸（二点破線）の回転と水平軸（一点破線）の回転が可能なように検査室の天井吊り（又は壁吊りなど）で設けられる。投影器８０は、医用器具１０の現在の位置及び姿勢を、穿刺計画に基づく目標の穿刺位置及び穿刺角度とする向きを示すサポート画像として所定の場所に投影する。目標の穿刺位置及び穿刺角度は、医用画像診断装置（例えば、図１２に図示するＸ線ＣＴ装置４０）から取得すればよい。なお、投影器８０は、出力部の一例である。

図９に示すように、検査室内に、撮像装置（例えば、図１２に示す撮像装置５０）と、患者Ｐを載置した寝台装置（例えば、図１２に示す寝台装置６０）が配置される。術者は、把持する医用器具１０の位置及び姿勢の調整後、患者Ｐに対してニードル１１を穿刺する。その場合、出力制御機能Ｆ３は、特定機能Ｆ２によって特定された医用器具１０の位置及び姿勢を、穿刺計画に基づく医用器具１０の目標の穿刺位置及び穿刺姿勢に一致させるための向きを示すサポート画像を投影器８０から所定の場所に投影させる。具体的には、出力制御機能Ｆ３は、投影器８０の鉛直軸回転及び水平軸回転を制御し、穿刺計画に応じた所定場所、例えば、目標の穿刺位置及び穿刺姿勢をもつ仮想医用器具１０´の体軸の延長上の内壁（又は天井等）に向かってサポート画像を投影器８０から投影させる。なお、投影器８０の鉛直軸回転方向及び水平軸回転方向の変化量（向きの変化量）を、投影器８０の駆動機構のローラから得られるロータリエンコンダの出力（医用画像診断装置から取得）に基づいて求めることができる。また、サポート画像の投影場所は、穿刺計画により変化するものに限定されるものではなく、内壁等の固定の場所であってもよいし、検査室内のディスプレイ（図示省略）によって表示されてもよい。

例えば、出力制御機能Ｆ３は、図１０（Ａ），（Ｂ）に示す投影パターンのテンプレートを用いて情報を投影器８０から投影する。投影パターンは、輝度、コード、線及び点の密度等で表現されたものであってもよい。

出力制御機能Ｆ３は、医用器具１０の目標の穿刺位置及び穿刺角度に一致させるために、テンプレートから生成されたサポート画像（図１１（Ａ）に図示）を投影器８０から所定場所に向かって投影させる。図１１（Ａ）において、上段のテンプレート中の破線矩形の部分を下段に示す。術者は、把持する医用器具１０の延長線上がサポート画像の投影場所（例えば、仮想医用器具１０´の体軸の延長上の場所）に一致するように、また、投影されたサポート画像の中心がテンプレートの丸の中心に一致するように、把持する医用器具１０の位置及び姿勢を変化させる。そうすると、図１１（Ａ）の上段に示す破線矩形がテンプレートの丸の中心に近づく。術者は、医用器具１０の位置及び姿勢の変化を繰り返し、破線矩形のサポート画像（図１１（Ａ）の下段）の中心がテンプレート（図１０（Ａ））の丸の中心に到達したと判断すると、患者Ｐからの組織の採取やアブレーションを開始する。

また、出力制御機能Ｆ３は、医用器具１０の目標の穿刺位置及び穿刺角度に一致させるために、テンプレートから生成されたサポート画像（図１１（Ｂ）に図示）を投影器８０から所定場所に向かって投影させる。図１１（Ｂ）において、上段のテンプレート中の破線矩形の部分を下段に示す。術者は、把持する医用器具１０の延長線上がサポート画像の投影場所（例えば、仮想医用器具１０´の体軸の延長上の場所）に一致するように、また、投影されたサポート画像の中心がテンプレートの丸の中心に一致するように、把持する医用器具１０の位置及び姿勢を変化させる。そうすると、図１１（Ｂ）の上段に示す破線矩形がテンプレートの矢印中心に近づく。術者は、医用器具１０の位置及び姿勢の変化を繰り返し、破線矩形のサポート画像（図１１（Ｂ））の中心がテンプレート（図１０（Ｂ））の矢印中心に到達したと判断すると、患者Ｐからの組織の採取やアブレーションを開始する。

以上のように、医用器具１０の第３変形例によれば、医用器具の現在の位置又は姿勢を目標の穿刺位置及び穿刺角度とするための術者の作業をサポートすることができる。

（医用システム）
実施形態係る医用システムは、医用器具と、その医用器具と通信可能なように接続される医用画像診断装置とを備える。医用画像診断装置は、医用器具とともに使用されるＸ線ＣＴ装置、Ｘ線診断装置、超音波診断装置、ＭＲＩ装置、核医学診断装置等を含む。以下、特に言及しない限り、実施形態に係る医用システムが医用器具とともに使用されるＸ線ＣＴ装置である場合を例にとって説明する。

なお、Ｘ線ＣＴ装置によるデータ収集方式には、Ｘ線源とＸ線検出器とが１体として被検体の周囲を回転する回転／回転（Ｒ－Ｒ：Rotate/Rotate）方式や、リング状に多数の検出素子がアレイされ、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転する固定／回転（Ｓ－Ｒ：Stationary/Rotate）方式等の様々な方式がある。いずれの方式でも本発明を適用可能である。以下、実施形態に係るＸ線ＣＴ装置では、現在、主流を占めている第３世代の回転／回転方式を採用する場合を例にとって説明する。

撮像装置は、Ｘ線管と、Ｘ線検出器と、Ｘ線管及びＸ線検出器を対向配置して回転する回転部（例えば、回転フレーム）と、回転フレームを保持する固定部（例えば、固定フレーム）とを備える架台装置であり、Ｘ線の検出データを取得する。また、医用画像診断装置がＸ線診断装置である場合、撮像装置は、Ｘ線管と、Ｘ線検出器とを備え、Ｘ線の検出データを取得する。また、医用画像診断装置が超音波診断装置である場合、撮像装置は、超音波プローブであり、超音波の反射波に基づく受信信号を取得する。なお、超音波プローブは撮像装置でもあり、位置及び姿勢の検出対象の医用器具でもあり得る。また、医用画像診断装置がＭＲＩ装置である場合、撮像装置は、静磁場磁石と、傾斜磁場磁石と、高周波パルス送信部と、ＭＲ信号受信部とを備え、ＭＲデータ（ＭＲ信号）を取得する。

コンソール装置は、撮像装置の動作を制御するとともに、撮像装置によって取得されたデータに基づいて画像データを生成する。

図１２は、実施形態に係る医用システム２０の全体構成を示す。図１３は、実施形態に係る医用器具１０の構成及び機能を示す。医用システム２０は、医用器具１０と、医用画像診断装置としてのＸ線ＣＴ装置４０とを備える。Ｘ線ＣＴ装置４０は、撮像装置５０と、寝台装置６０と、画像処理装置（例えば、コンソール装置）７０とを備える。撮像装置５０と、寝台装置６０とは、検査室に設置される。撮像装置５０は、寝台装置６０に載置された撮像対象の患者Ｐに関するＸ線の検出データ（「純生データ」とも呼ばれる）を取得する。コンソール装置７０は、複数ビュー分の検出データに対して前処理を施すことで生データを生成し、生データに対して再構成処理を施すことでＣＴ画像データを再構成して表示する。

なお、図１２において、説明の便宜上、撮像装置５０を左側の上下に複数描画しているが、実際の構成としては、撮像装置５０は１つである。

医用器具１０は、図１及び図２に示す医用器具１０（第１～第３変形例を含む）と同様に、バイオプシに用いるニードル１１と、ニードルホルダ１２とを備え、ニードルホルダ１２は、センサ１３と、メモリ１４と、ネットワークインターフェース１５と、処理回路１６Ａとを備える。処理回路１６Ａは、図２に示す処理回路１６と同等の構成を備える。

Ｘ線ＣＴ装置４０の撮像装置５０は、Ｘ線源（例えば、Ｘ線管）５１と、Ｘ線検出器５２と、回転部（例えば、回転フレーム）５３と、Ｘ線高電圧装置５４と、制御装置５５と、ウェッジ５６と、コリメータ５７と、データ収集回路（ＤＡＳ：Data Acquisition System）５８とを備える。なお、撮像装置５０は、架台部の一例である。

Ｘ線管５１は、回転フレーム５３に備えられる。Ｘ線管５１は、Ｘ線高電圧装置５４からの高電圧の印加により、陰極（フィラメント）から陽極（ターゲット）に向けて熱電子を照射することでＸ線を発生する真空管である。例えば、Ｘ線管５１には、回転する陽極に熱電子を照射することでＸ線を発生させる回転陽極型のＸ線管がある。

なお、実施形態においては、一管球型のＸ線ＣＴ装置にも、Ｘ線管とＸ線検出器との複数のペアを回転リングに搭載したいわゆる多管球型のＸ線ＣＴ装置にも適用可能である。また、Ｘ線を発生させるＸ線源は、Ｘ線管５１に限定されるものではない。例えば、Ｘ線管５１に替えて、電子銃から発生した電子ビームを収束させるフォーカスコイル、電磁偏向させる偏向コイル、患者Ｐの半周を囲い偏向した電子ビームが衝突することによってＸ線を発生させるターゲットリングを含む第５世代方式によりＸ線を発生させてもよい。なお、Ｘ線管５１は、Ｘ線照射部の一例である。

Ｘ線検出器５２は、Ｘ線管５１に対向するように回転フレーム５３に備えられる。Ｘ線検出器５２は、Ｘ線管５１から照射されたＸ線を検出し、当該Ｘ線量に対応した検出データを電気信号としてＤＡＳ５８に出力する。Ｘ線検出器５２は、例えば、Ｘ線管の焦点を中心として１つの円弧に沿ってチャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列された複数のＸ線検出素子列を有する。Ｘ線検出器５２は、例えば、チャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列されたＸ線検出素子列がスライス方向（列方向、ｒｏｗ方向）に複数配列された構造を有する。

また、Ｘ線検出器５２は、例えば、グリッドと、シンチレータアレイと、光センサアレイとを有する間接変換型の検出器である。シンチレータアレイは、複数のシンチレータを有し、シンチレータは入射Ｘ線量に応じた光子量の光を出力するシンチレータ結晶を有する。グリッドは、シンチレータアレイのＸ線入射側の面に配置され、散乱Ｘ線を吸収する機能を有するＸ線遮蔽板を有する。なお、グリッドはコリメータ（１次元コリメータ又は２次元コリメータ）と呼ばれる場合もある。光センサアレイは、シンチレータからの光量に応じた電気信号に変換する機能を有し、例えば、光電子増倍管（フォトマルチプライヤー：ＰＭＴ）等の光センサを有する。

なお、Ｘ線検出器５２は、入射したＸ線を電気信号に変換する半導体素子を有する直接変換型の検出器であっても構わない。また、Ｘ線検出器５２は、Ｘ線検出部の一例である。

回転フレーム５３は、Ｘ線管５１とＸ線検出器５２とを対向支持する。回転フレーム５３は、後述する制御装置５５による制御の下、Ｘ線管５１及びＸ線検出器５２を一体として回転させる円環状のフレームである。なお、回転フレーム５３は、Ｘ線管５１及びＸ線検出器５２に加えて、Ｘ線高電圧装置５４やＤＡＳ５８を更に備えて支持する場合もある。また、回転フレーム５３は、回転部の一例である。

このように、Ｘ線ＣＴ装置４０は、Ｘ線管５１とＸ線検出器５２とを対向させて支持する回転フレーム５３を患者Ｐの周りに回転させることで、複数ビュー、即ち、患者Ｐの３６０°分の検出データを収集する。なお、ＣＴ画像データの再構成方式は、３６０°分の検出データを用いるフルスキャン再構成方式には限定されない。例えば、Ｘ線ＣＴ装置４０は、半周（１８０°）＋ファン角度分の検出データに基づいてＣＴ画像データを再構成するハーフ再構成方式を採ってもよい。

Ｘ線高電圧装置５４は、回転フレーム５３、又は、回転フレーム５３を回転可能に支持する非回転部分（例えば図示しない固定フレーム）に備えられる。Ｘ線高電圧装置５４は、変圧器（トランス）及び整流器等の電気回路を有する。Ｘ線高電圧装置５４は、後述する制御装置５５による制御の下、Ｘ線管５１に印加する高電圧を発生する機能を有する高電圧発生装置（図示省略）と、後述する制御装置５５による制御の下、Ｘ線管５１が照射するＸ線に応じた出力電圧の制御を行うＸ線制御装置（図示省略）を有する。高電圧発生装置は、変圧器方式であってもよいし、インバータ方式であっても構わない。なお、図１２において、説明の便宜上、Ｘ線高電圧装置５４が、Ｘ線管５１に対してｘ軸の正方向の位置に配置されているが、Ｘ線管５１に対してｘ軸の負方向の位置に配置されてもよい。

制御装置５５は、処理回路及びメモリと、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構とを有する。処理回路及びメモリの構成については、図２に示す医用器具１０の処理回路１６及びメモリ１４と同等であるので説明を省略する。

制御装置５５は、コンソール装置７０又は撮像装置５０に取り付けられた、後述する入力インターフェースからの入力信号を受けて、撮像装置５０及び寝台装置６０の動作制御を行う機能を有する。例えば、制御装置５５は、入力信号を受けて回転フレーム５３を回転させる制御や、撮像装置５０、つまり架台装置をチルトさせる制御や、寝台装置６０及び天板６３を動作させる制御を行う。なお、撮像装置５０をチルトさせる制御は、撮像装置５０に取り付けられた入力インターフェースによって入力される傾斜角度（チルト角度）情報により、制御装置５５がＸ軸方向に平行な軸を中心に回転フレーム５３を回転させることによって実現される。なお、制御装置５５は撮像装置５０に設けられてもよいし、コンソール装置７０に設けられてもよい。なお、制御装置５５は、制御部の一例である。

また、制御装置５５は、コンソール装置７０や撮像装置５０に取り付けられた、後述する入力インターフェースから入力された撮像条件に基づいて、Ｘ線管５１の回転角度や、後述するウェッジ５６及びコリメータ５７の動作を制御する。

ウェッジ５６は、Ｘ線管５１のＸ線出射側に配置されるように回転フレーム５３に備えられる。ウェッジ５６は、制御装置５５による制御の下、Ｘ線管５１から照射されたＸ線量を調節するためのフィルタである。具体的には、ウェッジ５６は、Ｘ線管５１から患者Ｐに照射されるＸ線が予め定められた分布になるように、Ｘ線管５１から照射されたＸ線を透過して減衰させるフィルタである。例えば、ウェッジ５６（ウェッジフィルタ（Wedge Filter）、ボウタイフィルタ（bow－tie filter））は、所定のターゲット角度や所定の厚みとなるようにアルミニウムを加工したフィルタである。

コリメータ５７は、Ｘ線絞り又はスリットとも呼ばれ、Ｘ線管５１のＸ線出射側に配置されるように回転フレーム５３に備えられる。コリメータ５７は、制御装置５５による制御の下、ウェッジ５６を透過したＸ線の照射範囲を絞り込むための鉛板等であり、複数の鉛板等の組合せによってＸ線の照射開口を形成する。

ＤＡＳ５８は、回転フレーム５３に備えられる。ＤＡＳ５８は、制御装置５５による制御の下、Ｘ線検出器５２の各Ｘ線検出素子から出力される電気信号に対して増幅処理を行う増幅器と、制御装置５５による制御の下、電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換器とを有し、増幅及びデジタル変換後の検出データを生成する。ＤＡＳ５８によって生成された、複数ビュー分の検出データは、コンソール装置７０に転送される。

ここで、ＤＡＳ５８によって生成された検出データは、回転フレーム５３に設けられた発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する送信機から光通信によって撮像装置５０の固定フレームに設けられたフォトダイオードを有する受信機に送信され、コンソール装置７０に転送される。なお、回転フレーム５３から撮像装置５０の固定フレームへの検出データの送信方法は、前述の光通信に限らず、非接触型のデータ伝送であれば如何なる方式を採用しても構わない。また、回転フレーム５３は、回転部の一例である。

寝台装置６０は、基台６１と、寝台駆動装置６２と、天板６３と、支持フレーム６４とを備える。寝台装置６０は、スキャン対象の患者Ｐを載置し、制御装置５５による制御の下、患者Ｐを移動させる装置である。

基台６１は、支持フレーム６４を鉛直方向（ｙ軸方向）に昇降可能に支持する筐体である。

寝台駆動装置６２は、基台６１を鉛直方向（ｙ軸方向）に移動させるモータ又はアクチュエータである。

天板６３は、支持フレーム６４の上面に設けられ、患者Ｐを載置可能な形状を有する板である。天板６３は、天板６３を天板６３の長軸方向（ｚ軸方向）に移動するモータ又はアクチュエータである天板駆動装置により、天板６３を移動可能である。

なお、天板駆動装置は、天板６３に加え、支持フレーム６４を天板６３の長軸方向（ｚ軸方向）に移動させてもよい。また、天板駆動装置は、寝台装置６０の基台６１ごと移動させてもよい。本発明を立位ＣＴに応用する場合、天板６３に相当する患者移動機構を移動する方式であってもよい。また、ヘリカルスキャンや位置決め等のためのスキャノ撮像等、撮像装置５０の撮像系と天板６３の位置関係の相対的な変更を伴う撮像を実行する場合は、当該位置関係の相対的な変更は天板６３の駆動によって行われてもよいし、撮像装置５０の固定部の走行によって行われてもよく、またそれらの複合によって行われてもよい。

コンソール装置７０は、コンピュータとしての構成を備え、メモリ７１と、ディスプレイ７２と、入力インターフェース７３と、ネットワークインターフェース７４と、処理回路７５とを備える。なお、コンソール装置７０は撮像装置５０とは別体として説明するが、撮像装置５０にコンソール装置７０又はコンソール装置７０の各構成要素の一部が含まれてもよい。また、以下の説明では、コンソール装置７０が単一のコンソールで全ての機能を実行するものとするが、これらの機能は、複数のコンソールが実行してもよい。

メモリ７１は、図２に示すメモリ１４と同等の構成を備える。また、記憶されるＯＳに、術者等の操作者に対するディスプレイ７２への情報の表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を入力インターフェース７３によって行うことができるＧＵＩ（Graphic User Interface）を含めることもできる。なお、メモリ７１は、記憶部の一例である。

ディスプレイ７２は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ７２は、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイ等である。また、ディスプレイ７２は、デスクトップ型でもよいし、コンソール装置７０本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしてもよい。なお、ディスプレイ７２は、出力部の一例である。

入力インターフェース７３は、技師等の操作者によって操作が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、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、操作面に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、音声入力回路等によって実現される。入力デバイスが術者等の操作者から入力操作を受け付けると、入力回路は当該入力操作に応じた電気信号を生成して処理回路７５に出力する。また、入力インターフェース７３は、撮像装置５０に設けられてもよい。また、入力インターフェース７３は、コンソール装置７０本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されてもよい。なお、入力インターフェース７３は、入力部の一例である。

ネットワークインターフェース７４は、図２に示すネットワークインターフェース１５と同等の構成を備え、ネットワーク上の外部装置と情報の送受信を無線又は有線で行なう。なお、ネットワークインターフェース７４は、入力部及び出力部の一例である。

処理回路７５は、図２に示す処理回路１６と同等の構成を備え、Ｘ線ＣＴ装置４０の全体の動作を制御する。

続いて、医用システム２０の構成及び機能について図１３を用いて説明する。医用システム２０は、医用器具１０と、図１２に示すＸ線ＣＴ装置４０とを備える。なお、医用システム２０は、発光器９０（図６に図示）又は投影器８０（図９に図示）をさらに備えてもよい。

ニードルホルダ１２の処理回路１６Ａは、メモリ１４に記憶された、又は、処理回路１６Ａ内に直接組み込まれたコンピュータプログラムを読み出して実行することで、ニードル制御機能Ｆ４を実現する。また、Ｘ線ＣＴ装置４０の処理回路７５は、メモリ７１に記憶された、又は、処理回路７５内に直接組み込まれたコンピュータプログラムを読み出して実行することで、取得機能Ｆ１と、特定機能Ｆ２と、出力制御機能Ｆ３と、撮像制御機能Ｆ５とを実現する。なお、機能Ｆ１～Ｆ３，Ｆ５の全部又は一部は、コンピュータプログラムの実行により実現される場合に限定されるものではなく、Ｘ線ＣＴ装置４０にＡＳＩＣ等の回路として備えられる場合であってもよい。また、機能Ｆ１～Ｆ３，Ｆ５の全部又は一部は、撮像装置５０側の処理回路や医用器具１０の処理回路１６Ａによって実現されてもよい。

ニードルホルダ１２のニードル制御機能Ｆ４は、上述したように、ニードル１１のニードルホルダ１２に対する進退動を制御する機能を含む。

Ｘ線ＣＴ装置４０の取得機能Ｆ１は、ニードルホルダ１２からネットワークインターフェース７４を介してセンサ１３のセンシング結果を取得する機能を含む。特定機能Ｆ２は、前述したように、取得機能Ｆ１によって取得されたセンシング結果に基づいて当該医用器具１０の位置及び姿勢を特定する機能を含む。出力制御機能Ｆ３は、前述したように、特定機能Ｆ２によって特定された医用器具１０の位置及び姿勢を示す情報を出力する機能を含む。

撮像制御機能Ｆ５は、撮像装置５０の動作を制御するとともに、撮像装置５０によって取得されたＸ線の検出データに基づいて、画像データとしてＣＴ画像データを生成する機能を含む。また、撮像制御機能Ｆ１は、生成された画像データをメモリ７１に記憶させたりディスプレイ７２に表示させたりすることもできる。

続いて、図１４を用いて、医用システム２０の動作（医用情報処理方法）を説明する。図１４は、医用システム２０の動作をフローチャートとして示す図である。図１４において、「ＳＴ」に数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。なお、図１４において、図３に示すステップと同一ステップについては同一符号を付して説明を省略する。

まず、医用システム２０のＸ線ＣＴ装置４０は、撮像装置５０の動作を制御して、患者Ｐの撮像を実行して画像データを生成し、画像データに基づいて穿刺計画（目標の穿刺位置及び穿刺角度）を作成する（ステップＳＴ７１）。

そして、術者は、ステップＳＴ３に基づいて出力される医用器具１０の位置及び姿勢を示す情報が、ステップＳＴ７１によって作成された目標の穿刺位置及び穿刺角度に一致するように医用器具１０の位置及び姿勢を調整する（ステップＳＴ１２）。ステップＳＴ１２において、出力制御機能Ｆ３は、穿刺計画用に事前に取得されたＣＴ画像データを介して、医用器具１０の現在の位置及び姿勢を示す座標系を、患者Ｐの座標系に変換することができる。また、出力制御機能Ｆ３は、変位量を算出可能な可動部としての天板６３の、撮像装置５０のボアに対する進退動、上下動、左右動等の変位量に基づいて、患者Ｐの座標系の校正（キャリブレーション）を行うこともできる。

ステップＳＴ１２による調整の結果、術者は、医用器具１０が所定の位置及び姿勢であるか否かを判断する（ステップＳＴ５）。なお、上述したとおり、ステップＳＴ５の判断は、ニードル制御機能Ｆ４により行われてもよい。その場合、ニードル制御機能Ｆ４は、ステップＳＴ１２による調整後の医用器具１０の現在の位置及び姿勢と、ステップＳＴ７１で作成された穿刺計画に基づく目標の穿刺位置及び穿刺角度との差が閾値以内であるか否かに応じて、医用器具１０が所定の位置及び姿勢であるか否かを判断する。

なお、実施形態に係る医用システム２０が、医用画像診断装置がＸ線ＣＴ装置４０においてＣＴ透視下でニードル１１の位置及び姿勢を調整するケースについて説明したがそのケースに限定されるものではない。例えば、実施形態に係る医用システム２０は、医用画像診断装置としてのＸ線透視装置において透視下でニードルの位置及び姿勢を調整するケースや、医用画像診断装置としての超音波診断装置において超音波プローブの位置及び姿勢を調整するケースをも含む。

以上のように、医用システム２０によれば、磁場やステレオカメラを用いることなく、医用器具１０自身の位置及び姿勢を効率的に精度よく取得することができる。それにより、医用器具１０を利用した検査又は治療に要する時間を低減することができる。また、Ｘ線を照射しながら医用器具１０を利用した検査又は治療を行う場合には、検査又は治療に要する時間の低減により不要被ばくを低減することができるし、手技のやり直しによる不要被ばくを低減することもできる。

なお、取得機能Ｆ１は、取得部の一例である。特定機能Ｆ２は、特定部の一例である。出力制御機能Ｆ３は、出力制御部の一例である。ニードル制御機能Ｆ４は、ニードル制御部の一例である。撮像制御機能Ｆ５は、撮影制御部の一例である。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、医用器具１０の位置及び姿勢を効率的に精度よく取得することができる。

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。

１０…医用器具
１６，１６Ａ…処理回路
２０…医用システム
４０…医用画像診断装置（例えば、Ｘ線ＣＴ装置）
７０…画像処理装置（例えば、コンソール装置）
７５…処理回路
８０…投影器
９０…発光器
Ｆ１…取得機能
Ｆ２…特定機能
Ｆ３…出力制御機能
Ｆ４…ニードル制御機能
Ｆ５…撮像制御機能
Ｂ…什器

Claims (12)

1. 被検体に対して配置され検査又は治療に用いられる医用器具であって、当該医用器具が有する、既知の空間情報をセンシングするセンサからのセンシング結果を取得し、
   前記センシング結果に基づいて当該医用器具の位置及び姿勢を特定し、
   前記特定された位置及び姿勢を示す情報の出力を制御する、
   医用情報処理方法。
2. 被検体に対して配置され検査又は治療に用いられる医用器具であって、
   当該医用器具が有する、既知の空間情報をセンシングするセンサと、
   前記センサによるセンシング結果に基づく当該医用器具の位置及び姿勢を出力する出力部と、
   を備える医用器具。
3. 前記センサからのセンシング結果を取得する取得部と、
   前記センシング結果に基づいて当該医用器具の位置及び姿勢を特定する特定部と、
   前記特定された位置及び姿勢を示す情報の前記出力部からの出力を制御する出力制御部と、
   を備える請求項２に記載の医用器具。
4. 請求項２に記載の前記医用器具と、
   前記医用器具と通信可能なように接続される、出力部を備える医用画像診断装置と、
   を備える医用システムであって、
   前記医用器具の前記センサからのセンシング結果を取得する取得部と、
   前記センシング結果に基づいて当該医用器具の位置及び姿勢を特定する特定部と、
   前記特定された位置及び姿勢を示す情報の、前記医用画像診断装置の前記出力部からの出力を制御する出力制御部と、
   を備える医用システム。
5. 前記出力制御部は、前記特定された位置及び姿勢を示す座標系を、前記医用画像診断装置による撮像対象の被検体の座標系に変換する、
   請求項４に記載の医用システム。
6. 前記出力制御部は、変位量を算出可能な可動部の変位量に基づいて、前記被検体の座標系の校正を行う、
   請求項５に記載の医用システム。
7. 前記センサは、２次元センサであり、
   前記取得部は、前記センシング結果として、前記２次元センサから、既知の空間情報をもつ固定部上の点、及び／又は、既知の空間情報とそれからの変位量を算出可能な可動部上の点を特徴点として含む光学画像を取得し、
   前記特定部は、前記光学画像に基づいて前記医用器具の位置及び姿勢を特定する、
   請求項４に記載の医用システム。
8. 前記センサは、２次元センサであり、
   前記取得部は、前記センシング結果として、前記２次元センサから、既知の空間情報をもつ固定部、及び／又は、既知の空間情報とそれからの変位量を算出可能な可動部に表示されたパターンを含む光学画像を取得し、
   前記特定部は、前記光学画像に基づいて前記医用器具の位置及び姿勢を特定する、
   請求項４に記載の医用システム。
9. 前記取得部は、印刷、又は、投影により表示された前記パターンを含む光学画像を取得する、
   請求項８に記載の医用システム。
10. 前記取得部は、可視光、又は、赤外光により表示された前記パターンを含む光学画像を取得する、
    請求項８に記載の医用システム。
11. 輝点走査型の発光器を備え、
    前記センサは、１次元センサであり、
    前記取得部は、前記センシング結果として、前記１次元センサから、既知の空間情報をもつ輝点を検知したという検知情報を取得し、
    前記特定部は、前記検知情報に基づいて前記医用器具の位置及び姿勢を特定する、
    請求項４に記載の医用システム。
12. 前記出力部として、前記特定された位置及び姿勢を示す情報を投影するための投影器を備え、
    前記出力制御部は、前記特定された位置及び姿勢を示す情報の前記投影器からの投影を制御する、
    請求項４乃至１１のいずれか１項に記載の医用システム。

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