JP4733243B2 - 生検支援システム - Google Patents
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Description
超音波断層画像に腫瘍のような組織が存在するような場合には、その組織を生検して組織診断することが必要となる場合がある。
一方、第1の従来例としての例えば日本国特開2004−499号公報には、超音波振動子による超音波の送受信により取得される腫瘍等の目標組織の位置の情報を、超音波振動子とは別体のX線照射装置等により利用できるように適切な情報として出力する超音波医療システムが開示されている。
この従来例においては、基準位置に対する腫瘍の位置情報が生成された場合には、X線照射装置により腫瘍に向けてのX線照射による処置が行われる。
なお、第2の従来例としての例えば日本国特許4022192号公報には、被検体の3次元領域の画像データに基づき、被検体内の体腔路の仮想画像を生成する仮想画像生成手段と、体腔路への挿入ルートの始点を設定するルート始点設定手段と、被検体内の関心部位の領域を設定する関心領域設定手段と、関心部位の領域に基づき、内視鏡の体腔路への挿入ルートの終点を抽出するルート終点抽出手段と、を備えた挿入支援システムが開示されている。
このように、第2の従来例により術者は、例えば内視鏡の先端部を目標組織の近くに設定することができるが、内視鏡の先端部から目標組織に対して組織を採取しようとするための情報が不足する。
このため、内視鏡の先端部から目標組織が存在している範囲等、生検デバイスにより組織採取を行い易くする生検用範囲の情報を表示して、生検を支援する機能を備えた生検支援システムが望まれる。
本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、腫瘍のような目標組織に対して組織採取を行い易くする生検用範囲、又はその情報を表示可能にする生検支援システムを提供することを目的とする。
(実施例1)
図1に示すように本発明の実施例1の生検支援システム1は、挿入対象となる管状の体腔路としての例えば気管支内に挿入される超音波プローブ2を備えた超音波観測システム3と、この超音波観測システム3と共に使用される挿入支援装置4と、内視鏡装置5から主に構成される。
超音波観測システム3は、超音波プローブ2と、この超音波プローブ2が接続され、超音波断層画像を生成する超音波画像生成部を備えた超音波観測装置6と、この超音波観測装置6により生成された超音波断層画像を表示するモニタ7と、を有する。
また、超音波プローブ2は、細長のプローブ本体11を有する。超音波プローブ2の先端を拡大したのが図2である。超音波プローブ2の先端部としてのプローブ先端部12には、超音波振動子13と、プローブ先端部12又は超音波振動子13の位置を検出するために配置された位置センサ14とが設けられている。
なお、位置センサ14と超音波振動子13間の距離は既知であるので、位置センサ14の3次元位置からこの距離を考慮して超音波振動子13の3次元位置を精度良く検出することができる。
なお、図5にて詳細に説明するように挿入支援装置4は、上記超音波断層画像上により検出される目標組織としての腫瘍の断層画像を利用して、位置センサ14の3次元位置の検出を行う位置検出装置8を備え、その3次元位置の情報に基づいて、所定方向(体腔路の走行方向)に腫瘍が存在する範囲の境界位置又は両端位置等の検出を行う位置検出部15を有する。なお、位置検出部15として、上記体腔路の走行方向と直交する方向における腫瘍が存在する領域を検出する機能を含むように定義しても良い。
また、挿入支援装置4は、目標組織としての腫瘍の生検を行う処理手順を円滑に行うことができるようにCT画像データに基づき、体腔路としての気管支の仮想内視鏡画像(以下、VBS画像)と、気管支の仮想3次元形状画像(仮想形状画像)とのバーチャル画像(仮想画像)を生成するバーチャル画像生成部16とを有する。なお、上記気管支の仮想内視鏡画像としてのVBS画像は、気管支内に配置された内視鏡により仮想的に推測される気管支の内視鏡画像である。
また、この内視鏡装置5は、内視鏡18と、内視鏡18に照明光を供給する光源装置と、内視鏡18からの撮像信号に対する信号処理をするカメラコントロールユニット(CCUと略記)等から構成される。
内視鏡18は、細長の内視鏡挿入部19の先端部19bに、撮像手段19c(図7参照)を内蔵し、この撮像手段19cにより撮像された撮像信号は、CCUにより信号処理されてリアル画像に相当する画像信号が生成される。画像信号はモニタ20に出力され、モニタ20にはリアル画像が表示される。
なお、本実施例における内視鏡18のチャンネル19a内に挿通される超音波プローブ2は、十分に細径でかつそのサイズが小さい。また、本実施例に用いられる超音波プローブ2に内蔵された超音波振動子13は、超音波プローブ2の長手方向を軸としてその周方向に超音波を送受信するラジアルスキャンタイプである。なお、ラジアルスキャンタイプに限らず、周方向の一部にセクタスキャンするタイプでも良い。
この場合、後述するバーチャル画像生成部16により生成される気管支の仮想形状画像も参照することにより、気管支の末梢部側に挿入することが容易となる。図5は本システムの構成ブロックである。まず、この説明をする。
また、このバーチャル画像生成部16は、CT画像データ取込部21によって取り込まれたCT画像データを格納するCT画像データ格納部22と、CT画像データ格納部22に格納されているCT画像データに基づきMPR画像(多断面再構築画像)を生成するMPR画像生成部23とを有する。
また、このバーチャル画像生成部16は、内視鏡装置5からの撮像信号が入力信号として入力され、リアル画像を生成してVBS画像と合成する画像処理部27を有する。この画像処理部27は、画像処理する際の画像データ等を一時的に記憶するメモリ28と接続されている。
また、挿入支援装置4には、ルート設定部24が生成したルート設定画面及び画像処理部27が生成した挿入支援画像をモニタ17に表示させる制御を行う画像表示制御部29が設けられている。また、ルート設定部24に対して設定情報を入力するキーボード及びポインティングデバイス等からなる入力装置30が設けられている。
また、CT画像データ取込部21は、DVD等の可搬型の記憶媒体を介してCT画像データを取り込むと説明したが、CT装置あるいはCT画像データを保存している院内サーバが院内LANに接続されている場合には、CT画像データ取込部21を該院内LANに接続可能なインターフェイス回路により構成し、院内LANを介してCT画像データを取り込むようにしてもよい。
腫瘍位置検知制御部31は、プローブ先端部12が移動される所定方向に沿って腫瘍が存在する場合における一方の端部が検知されたことを腫瘍検知信号として入力する腫瘍検知スイッチA34及び腫瘍(検知)なし信号を入力する腫瘍検知スイッチB35と接続されている。腫瘍検知スイッチA34及び腫瘍検知スイッチB35は、術者により入力操作される。後述する実施例のように、生検支援システムを構成する装置側が腫瘍検知信号及び腫瘍なし信号を発生する構成にしても良い。
超音波観測システム3を構成する超音波プローブ2の先端部に内蔵された超音波振動子13を用いて取得される超音波断層画像がモニタ7に表示されるので、術者は、その超音波断層画像によって腫瘍が検知(表示)される状態になったか否かを確認することができる。
術者は、超音波プローブ2を移動しながら、超音波断層上に腫瘍の一方の端部(例えば上端)を検知した時に、腫瘍検知スイッチA34を操作して腫瘍検知信号を腫瘍位置検知制御部31に入力する。すると、腫瘍位置検知制御部31は、位置検出装置8により出力される超音波プローブ2の先端部、つまりプローブ先端部12の3次元位置を位置情報メモリ33に格納する。
また、術者が腫瘍位置検知制御部31に対して、腫瘍の他方の端部(つまりこの他方の端部から腫瘍が検知されなくなる部分)となることを腫瘍なし信号として入力する腫瘍検知スイッチB35が設けられている。
この腫瘍なし信号が入力されると、腫瘍位置検知制御部31は、位置検出装置8により検出されるプローブ先端部12の3次元位置の情報を位置情報メモリ33に格納する。
このようにして、後述するように腫瘍が少なくとも所定方向(プローブ先端部12が挿入される気管支の走行方向)に存在する範囲又は両端位置を検知することができるようにしている。
この画像表示制御部29は、術者が気管支におけるどの部位に対して超音波画像を取得したかを認識し易いように、プローブ先端部12の3次元位置情報を、バーチャル画像に対応付ける。すなわち、位置センサ14で求めたセンサ座標系を、バーチャル画像を構成するCT座標系に対応付ける。なお、両座標系の対応付けを行うために、予め既知の複数の位置により、変換に必要なパラメータが取得又は設定される。
また、例えば腫瘍位置検知制御部31に対して腫瘍が存在する領域のほぼ中央位置などの生検目標位置を指定するデータを術者が入力することができるように、データ入力手段としてのキーボードその他の入力装置36が設けてある。
まず、図3の最初のステップS1において、術者は、患者の3次元CT画像データを取得し、挿入支援装置4を使って、その患者のバーチャル画像を生成してモニタ17に表示する。
この処理は、バーチャル画像生成部16により行われ、その詳細を図4に示す。
次のステップS12において画像処理部27は、例えば空気が存在する体腔部分を抽出する処理により、気管支の抽出処理を行う。また、ステップS13において画像処理部27は、抽出した気管支の仮想形状画像を生成する。画像処理部27は、生成した気管支の仮想形状画像の画像データを、メモリ28等の画像データ格納部に格納すると共に、画像表示制御部29に送る。
CT画像データ格納部22内のCT画像データは、MPR画像データ生成部23に出力される。ここで生成されたMPR画像を見ながら、入力手段30により術者は、ルート設定する。そのルート設定情報とMPR画像データより、ルート設定部24は、ルートを決定する。このルート情報に基づき、CT画像データからVBS画像をVBS画像生成部25が生成する(ステップS14)。
次のステップS15において画像表示制御部29は、モニタ17に気管支のバーチャル画像を表示する。この場合、VBS画像生成部25により生成されたVBS画像もモニタ17に合成表示する。従って、モニタ17には、気管支のVBS画像及び仮想形状画像からなるバーチャル画像が表示される。
このようにして、図4に表すフローによって、バーチャル画像の生成及び表示ができる。
その後、ステップS3に示すように術者は超音波プローブ2を内視鏡18のチャンネル19a内に挿入し、超音波プローブ2の先端側をチャンネル19aの先端開口から突出させる。
超音波プローブ2の先端側を内視鏡18のチャンネル19aの先端開口から腫瘍42が観察可能となる位置付近まで、超音波プローブ2の先端側を突出させた様子を図7に示す。
破線で示すのは、超音波プローブ2であり、ガイドチューブ43を介して内視鏡18のチャンネル19a内に挿通した状態を示している。このガイドチューブ43は、その先端開口が例えば超音波プローブ2のプローブ先端部12の基端付近に位置するように設定されている。
このガイドチューブ43は、超音波プローブ2と共にチャンネル19a内を移動される。このガイドチューブ43は、以下に説明する生検の処置を行う処置具としての生検デバイスを用いて組織採取する処置を行う際の先端側の位置決めに利用することができる。
ここで、位置検出センサ14の位置をP1,超音波振動子13の位置をP2,位置検出センサ14と超音波振動子13の距離をlとすると、距離lが小さい場合、例えばl<1mmの場合には、P1≒P2と近似できる。正確な超音波振動子13の位置P2を求めるには次の式を使う。位置検出センサ14の方向ベクトルの方向に超音波振動子13がある、すなわち、超音波振動子13と位置検出センサ14が一直線上にならんでいるとすると、P1(x1,y1,z1)、P2(x2,y2,z2)、方向ベクトルn=(x3,y3,z3)、距離lによって、P2の位置は次のようになる。
つまり、
[数1]
となる。
次に、ステップS5に示すように術者は、チャンネル19aの先端開口から突出させたプローブ先端部12内の超音波振動子13による超音波断層画像を観察しながら目標組織としての腫瘍42の位置確認を行う。この時、位置検出部15は、腫瘍検知スイッチA34,B35の入力をもとに、生検の適正範囲を導出する。
また、腫瘍位置検知制御部31は、プローブ先端部12の3次元位置の情報も画像表示制御部29に送る。画像表示制御部29は、気管支41のバーチャル画像上に、適正範囲等(の情報)及び超音波プローブ2のプローブ先端部12の3次元位置を重畳する画像処理を行い、重畳した画像をモニタ17にて表示する。そして、術者は、モニタ17に表示された情報をもとに、ガイドチューブの位置を決める。
次に図8を参照して、図3のステップS5における目標組織としての腫瘍42の位置検出を含む手順を説明する。
また、ステップS23に示すようにプローブ先端部12に内蔵された超音波振動子13は超音波を送受信し、超音波観測装置6の内部の超音波画像生成部により生成された超音波断層画像がモニタ7に表示される。
術者は、モニタ7に表示される超音波断層画像を観察しながら、プローブ先端部12を気管支41の走行方向に沿ってその末梢部側に移動する。なお、術者は、超音波断層画像が得られるように、プローブ先端部12を気管支41の内壁面に当接させる。気管支41の内壁面に接触して、超音波の伝達ロスを小さくできるようにするために、プローブ先端部12に超音波伝達媒体を収納したバルーンを取り付けるようにしても良い。
そして、図7に示すようにプローブ先端部12の超音波振動子13が腫瘍42が観察され始める境界位置に達すると、モニタ7上において腫瘍42に対する超音波断層画像(単に断層画像ともいう)が得られる状態になる。
上記した図3のステップS6によりガイドチューブ43の位置決めが終了後、ステップS7に示すように術者は、超音波プローブ2をチャンネル19a内にガイドチューブ43を残して引き抜き、そのガイドチューブ43内に生検デバイスを挿入する。
図9は、図7における腫瘍42周辺部を拡大して示す。図9に示すようにプローブ先端部12(の超音波振動子13)が気管支41の走行方向DLに移動して、プローブ先端部12が腫瘍42の上端位置aに対応する走行方向DL上での位置A(上端位置A)に達した状態になると、腫瘍42の断層画像を観察することができる状態になる。図11はこの場合のモニタ7に表示される超音波断層画像を模式的に示す。なお、腫瘍42は、正常組織と音響インピーダンスが異なるため、超音波断層画像上において輝度レベル等から識別できる。
なお、図11の超音波断層画像は、超音波振動子13が、超音波プローブ2の長手方向を軸としてこの軸に垂直な周方向に超音波を順次放射するラジアルスキャンした場合に相当する。また、図11は紙面に垂直な方向が走行方向DLとした場合であり、小円が超音波振動子による超音波の送受信位置を表している。
術者は、モニタ7の超音波断層画像の違い(正常組織と生検したい組織としての腫瘍42部分の差異)を見ながら生検したい組織が存在していると判断したら、腫瘍検知スイッチA34を操作して腫瘍検知信号を入力する。
術者は、さらにプローブ先端部12を気管支41の走行方向DLに移動する操作を続け、超音波断層画像を見ながら、腫瘍42のもう一方の端をさがす。
この操作に対して、ステップS26からステップS29の処理が行われる。ステップS26、ステップS27,ステップS28は、それぞれステップS21,ステップS22、ステップS23と同じ処理である。また、ステップS29において腫瘍位置検知制御部31は、腫瘍検知スイッチB35の入力待ちの状態であり、この腫瘍検知スイッチB35による腫瘍なし信号が入力されるまで、ステップS26からステップS29の処理を繰り返す。
すると、図8のステップS30において腫瘍位置検知制御部31は、プローブ先端部12の3次元位置、換言すると腫瘍42の下端位置bに対応する走行方向DL上での3次元の位置B(下端位置B)を位置情報メモリ33に記憶する。
術者は、例えばステップS31において、入力装置36から腫瘍42が存在する方向の入力を行うことにより、腫瘍位置検知制御部31は、位置情報メモリ33に(上端位置Aと下端位置Bの3次元位置の情報の他に)腫瘍42が存在する方向の情報を記憶する。
例えば図11の2点鎖線は、上端位置Aと下端位置Bとの間の中央位置付近にプローブ先端部12を設定した場合に得られる腫瘍42の断層画像42bを示す。
なお、超音波断層画像上における距離Wc′から実際の距離Wcに換算することは、断層画像表示に用いられているパラメータ等の値を用いることにより可能である。術者は、入力装置36から実際の距離Wcを入力する(後述する実施例2において超音波観測装置6が距離Wcを指定するようにしても良い)。この距離Wcの情報は、位置情報メモリ33に格納される。
また、腫瘍42の中央位置cの3次元位置情報も位置情報メモリ33に格納するようにしても良い。そして、この中央位置cを生検する際の目標位置に設定しても良い。
次のステップS32において腫瘍位置検知制御部31は、生検の適正範囲パラメータをパラメータ格納部32から読み込む。さらに、次のステップS33において腫瘍位置検知制御部31は、位置情報メモリ33に格納された上端位置A及び下端位置Bの3次元位置情報と、適正範囲パラメータとから、生検を適正に行うのに適した生検の適正範囲を計算する。
図10に示すように気管支41の走行方向DLに沿って腫瘍42が存在する上端位置a及び下端位置bに対応する上端位置Aと下端位置Bの線分ABの長さが、その方向DLに沿っての腫瘍42の長さLとなる。
A′=(B−A)×t/100+A
B′=B−(B−A)×t/100
ここで、適正範囲パラメータとしてのtは定数であり、例えば10ないし数10程度に設定できる。なお、腫瘍が球形に近い場合には、10以下に設定しても良い。
図12はモニタ17に表示される気管支41のバーチャル画像の仮想形状画像Ib上に適正範囲K等を表示した場合の1つの表示例を示す。図12に示すように、気管支41のバーチャル画像の仮想形状画像Ib上における適正範囲Kに対応する位置に適正範囲Kが表示されると共に、腫瘍42が存在する幅方向DTが(その幅方向DTに対応する方向に)表示される。
また、図8のステップS34の次のステップS35に示すように、位置検出装置8は引き続いて、位置センサ14の位置情報を取得する。そして、ステップS36に示すように位置検出装置8は、プローブ先端部12の3次元位置を検出し、その3次元位置の情報を画像表示制御部29に送る。このプローブ先端部12の3次元位置はバーチャル画像Ib上における対応する位置に重畳して表示される。
従って、例えばステップS37において術者は、プローブ先端部12を、内視鏡18の(チャンネル19aの先端開口となる)先端面に配置する。プローブ先端部12の3次元位置が位置検出装置8により取得される。
本実施形態は、図12に示すような生検用範囲とこれに関連する情報をモニタ17で表示するようにしているため、術者が、引き続いて、内視鏡18のチャンネル19aの先端面から、生検デバイスを突出させて腫瘍42から組織採取するための生検デバイスの位置決めを円滑に行うことができるように支援できる。
なお、図8のステップS37の次のステップS38において、腫瘍位置検知制御部31は、適正範囲Kのリセット待ちの状態になり、この操作が行われないとステップS35〜S38の処理を繰り返す。
超音波プローブ2を用いた生検デバイスにより組織採取を行い易くするための適正範囲Kと腫瘍42が存在する幅方向DT、その中央位置c等の情報の取得と、これらの情報をバーチャル画像上で重畳表示する処理が終了した後、術者は超音波プローブ2をチャンネル19aから引き抜く。
つまり、図3のステップS7で説明したように術者は、超音波プローブ2をガイドチューブ43を残したままチャンネル19aから引き抜き、生検デバイスを挿入する。
この場合、術者は、例えば図12中の拡大図における内視鏡18のチャンネル19aの先端開口の位置を基準位置Pとして、1点鎖線で示すcの方向に生検デバイスを突出させることにより、腫瘍42から組織の採取をすることができる。
なお、生検デバイスの先端部に、位置センサが設けてある場合には、その位置が位置検出装置8により検出されると共に、気管支41のバーチャル画像の仮想形状画像Ib上においても表示されるので、術者は生検の処置をより簡単に行うができる。なお、生検デバイスの位置情報を位置情報メモリ33に記憶しても良い。
次に本発明の実施例2を説明する。図13は本発明の実施例2の生検支援システム1Bの構成を示す。この生検支援システム1Bは、例えば図5の生検支援システム1において、腫瘍検知スイッチA34と腫瘍検知スイッチB35とを有しない構成である。
そして、本実施例においては、実施例1において術者が入力操作していた腫瘍検知スイッチA34と腫瘍検知スイッチB35による機能を、生検支援システム1Bが、画像処理により自動的に行う構成にしている。
超音波観測装置6内の超音波画像生成部により生成された超音波断層画像の画像データは、腫瘍位置検知制御部31に入力され、腫瘍位置検知制御部31は、超音波断層画像上において、腫瘍42の断層画像が検出し始めた時と、検出されなくなる時を画像処理により検出する。
同様に腫瘍42の断層画像42aが観察される状態になった後、プローブ先端部12(の超音波振動子13)が、腫瘍42の下端位置bを横切る時、(図11の右側の画像からその左側の画像への画像変化により)腫瘍位置検知制御部31は腫瘍なし信号を発生する。
本実施例におけるその他の構成は、実施例1と同様である。図14は本実施例における位置検出の動作のフローチャートを示す。
つまり、ステップS23の次のステップS24′において腫瘍位置検知制御部31は、超音波断層画像上において、腫瘍42の断層画像が検出し始める時であるか否か、つまり腫瘍42の断層画像の検出による腫瘍検知信号の検出か否かの判定を行う。
腫瘍検知信号の検出に該当しない場合にはステップS21に戻る。一方、腫瘍42の断層画像が検出し始める時であると判定した場合、つまり腫瘍検知信号を検出した場合には、ステップS25に進む。
腫瘍なし信号の検出に該当しない場合にはステップS26に戻る。一方、腫瘍なし信号の検出と判定した場合には、ステップS30に進む。なお、ステップS31の腫瘍42が存在する幅方向DTの入力は画像処理による腫瘍検知信号に基づいて(術者が行うこと無く)生検支援システム1Bが行う。記録も同様である。
その他の動作は、実施例1と同様である。
本実施例によれば、実施例1よりも術者の負担を軽減できる。その他、実施例1と同様の効果を有する。
次に本実施例の変形例を説明する。
図15はこの場合の説明図を示す。また、図16は、この場合の処理手順を示す。ステップS41に示すように術者は、図9の場合と同様に超音波プローブ2のプローブ先端部12を走行方向DLに、上端位置Aから下端位置Bまで移動する。この場合、腫瘍位置検知制御部31は、移動しながら位置検出装置8による位置センサ14による位置検出情報を位置情報メモリ33に格納する。
また、この移動に連動して、ステップS42に示すように超音波観測装置6内の超音波画像生成部は、超音波振動子13により得られる(超音波)断層画像データを超音波観測装置6内のメモリに順次記録する。
図15においては、超音波プローブ2を気管支41の走行方向DLに移動した際の代表的な位置及びその場合に得られる腫瘍42の断層画像データ(スライスデータとも言う)として検出される腫瘍部分を示している。
次のステップS43において超音波画像生成部は、メモリに格納された断層画像データの全体で形成されるボリュームデータに対して、走行方向DLと垂直な幅方向DTに沿っての超音波振動子13からの距離が最も小さい端部位置eと最も離れた端部位置fとを画像処理により算出する。
さらに次のステップS44において画像処理装置は、気管支41の走行方向DL上の超音波振動子13から断層画像上での端部位置e、fまでの断層画像上での距離We、Wfを算出する。そして、超音波画像生成部は、算出した断層画像上での距離We、Wfを腫瘍位置検知制御部31に出力する。
次のステップS45において腫瘍位置検知制御部31は、断層画像上での距離We、Wfから、超音波振動子13の3次元位置情報を用いて、腫瘍42の端部位置E,Fを算出する。
次のステップS47において腫瘍位置検知制御部31は、算出した幅方向DTの適正範囲Jの情報を画像表示制御部29に出力する。画像表示制御部29は、モニタ17の表示面に、気管支41のバーチャル画像上に適正範囲K,Jを重畳して表示させる。
本変形例によれば、走行方向DLの適正範囲Kと共に、幅方向DTの適正範囲Jも表示できるようにしているので、術者は生検デバイスによる生検の処置をより簡単に行うことができる。
これに対して、以下に説明するように走行方向DLの適正範囲Kと共に、走行方向DLからの周方向における適正範囲の2次元領域を算出するようにしても良い。図15に示した代表的な断層画像データは、気管支41の走行方向DLに垂直な平面で表すと、図17に示すようになる。
超音波観測装置6内部の超音波画像生成部は、図17に示す断層画像データが存在する例えば2次元領域を算出する。図17の例では走行方向DLをZ座標として、これに垂直な断層画像面(X,Y平面)における腫瘍42の各断層画像データが存在する2次元領域を検出する(但し、Z軸は、位置検出装置8の走行方向DLの座標軸)。
腫瘍位置検知制御部31は、各断層画像データが取得されたZ軸座標の位置を用いて各断層画像データの断層画像上での2次元分布を位置座標検出系での2次元分布に変換する。腫瘍位置検知制御部31は、この処理を上端位置Aから下端位置Bまで行うことにより、走行方向DLを軸としたその周方向における腫瘍42の3次元分布領域を算出する。腫瘍位置検知制御部31は、腫瘍42の3次元分布領域を算出した後、その重心位置Gを算出する。
なお、この生検針51の先端部付近には、位置センサ52が設けてある例で示している。上述したように位置センサ52が設けてあると、バーチャル画像の仮想形状画像Ib上にその位置Qを重畳して表示することができる。
例えば図19の場合、基準位置Pから位置Qに至るPQの方向は、重心位置Gよりも下側に外れた方向となるので、術者はPQの方向が重心位置Gを向くように内視鏡18の湾曲部を(図19における紙面上側に若干湾曲する)操作する。そして、その方向に突出させることにより、腫瘍42から組織採取することができる。
また、生検デバイスに位置検出手段が組み込まれているため、ガイドチューブ43による位置決めの必要がなく、生検デバイスの位置情報による誘導が可能となる。
その検出位置を変形したものとして、腫瘍42の上端位置aと下端位置bを検出又は算出するようにしても良い。上端位置a及びbは、上述した断層画像上での超音波振動子13からの距離情報と、その断層画像を生成した時の超音波振動子13の3次元位置情報とを参照することにより算出することができる。
また、気管支41の走行方向DL等に沿って腫瘍42が存在する範囲、例えば線分ABを生検を行う目安となる生検用範囲として、気管支41のバーチャル画像の仮想形状画像Ib上に重畳して表示するようにしたものも本発明に属する。つまり、腫瘍42等の目標組織がプローブ先端部12が挿入して移動される気管支の走行方向に存在する両端位置の範囲を生検用範囲とするようにしても良い。
また、上述した実施例等を部分的に組み合わせる等して構成される実施例等、発明の要旨を変更しないものは本発明に属する。
Claims (13)
- 被検体に対する3次元領域の画像データから、体腔路の仮想形状画像を生成する仮想形状画像生成部と、
前記体腔路に挿入される内視鏡挿入部と、生検用処置具を挿通可能とするチャンネルとを備えた内視鏡と、
前記チャンネル内に挿通され、先端部に超音波振動子及び3次元位置を検出する位置センサが設けられた超音波プローブと、
前記超音波振動子による超音波断層画像を生成する超音波画像生成部と、
前記チャンネルの先端から突出した方向に沿って前記超音波プローブの先端部を移動する際に、前記超音波プローブが突出した方向に沿った所望の範囲における第1端部および第2端部を指定するための指定部と、
前記指定部により指定された前記第1端部および前記第2端部に基づいて、前記位置センサの3次元位置を検出する位置検出部と、
前記位置検出部により検出された前記3次元位置に基づいて設定された前記生検用処置具による生検を行う生検用範囲を前記仮想形状画像上における前記生検用範囲に対応した位置に重畳して表示する画像表示制御部と、
を備えたことを特徴とする生検支援システム。 - 前記位置検出部は、さらに前記内視鏡の先端面又はその周辺に設定される基準位置の3次元位置を検出し、
前記画像表示制御部は、前記基準位置を前記仮想形状画像上における前記基準位置に対応した位置に重畳して表示することを特徴とする請求項1に記載の生検支援システム。 - 前記画像表示制御部は、前記所望の範囲における第1端部および第2端部に対応する前記位置センサの3次元位置としての各両端位置の内側にそれぞれ設定した内側両端位置に対応する範囲を前記生検用範囲として、該生検用範囲を前記仮想形状画像上における前記生検用範囲に対応した位置に重畳して表示することを特徴とする請求項1に記載の生検支援システム。
- 前記位置検出部は、前記超音波断層画像上における生検対象の目標組織の重心位置又は中央位置の3次元位置を検出し、
前記画像表示制御部は、前記重心位置又は中央位置を前記仮想形状画像上における前記重心位置又は中央位置に対応する位置に重畳して表示することを特徴とする請求項1に記載の生検支援システム。 - 前記位置検出部は、前記体腔路の走行方向に沿って前記超音波プローブの先端部が移動された際に前記超音波断層画像上において検出される生検対象の目標組織に対して前記体腔路の走行方向に沿った両端位置の3次元位置を検出すると共に、
前記超音波断層画像上において前記走行方向と直交する幅方向に沿って検出される前記目標組織の中心又は重心位置を検出し、
さらに、前記画像表示制御部は、前記走行方向に沿った前記目標組織の両端位置以内の範囲を前記生検用範囲として、前記仮想形状画像上における前記生検用範囲に対応した位置に重畳して表示すると共に、
前記幅方向に沿った前記目標組織の中心又は重心位置を前記仮想形状画像上における前記中心又は重心位置に対応した位置に重畳して表示することを特徴とする請求項1に記載の生検支援システム。 - 前記位置検出部は、前記体腔路の走行方向に沿って前記超音波プローブの先端部が移動された際に前記超音波断層画像上において検出される生検対象の目標組織に対して前記体腔路の走行方向に沿った両端位置の3次元位置を検出すると共に、
前記超音波断層画像上において前記走行方向と直交する幅方向に沿って検出される前記目標組織の中心又は重心位置を検出し、
さらに、前記画像表示制御部は、前記走行方向に沿った前記目標組織の両端位置以内の範囲を前記生検用範囲として、前記仮想形状画像上における前記生検用範囲に対応した位置に重畳して表示すると共に、
前記幅方向に沿った前記目標組織の中心又は重心位置を前記仮想形状画像上における前記中心又は重心位置に対応した位置に重畳して表示することを特徴とする請求項2に記載の生検支援システム。 - 前記位置検出部は、前記体腔路の走行方向に沿って前記超音波プローブの先端部が移動された際に前記超音波断層画像上において検出される生検対象の目標組織に対して前記体腔路の走行方向に沿った両端位置の3次元位置を検出すると共に、
前記超音波断層画像上において前記走行方向と直交する幅方向に沿って検出される前記目標組織の両端位置を検出し、
前記画像表示制御部は、前記走行方向及び前記幅方向にそれぞれ沿った前記目標組織の両端位置以内の範囲を前記生検用範囲として、前記仮想形状画像上における前記生検用範囲に対応した位置に重畳して表示することを特徴とする請求項1に記載の生検支援システム。 - 前記位置検出部は、前記体腔路の走行方向に沿って前記超音波プローブの先端部が移動された際に前記超音波断層画像上において検出される生検対象の目標組織に対して前記体腔路の走行方向に沿った両端位置の3次元位置を検出すると共に、
前記超音波断層画像上において前記走行方向と直交する幅方向に沿って検出される前記目標組織の両端位置を検出し、
前記画像表示制御部は、前記走行方向及び前記幅方向にそれぞれ沿った前記目標組織の両端位置以内の範囲を前記生検用範囲として、前記仮想形状画像上における前記生検用範囲に対応した位置に重畳して表示することを特徴とする請求項2に記載の生検支援システム。 - 前記仮想形状画像生成部は、前記体腔路の仮想形状画像として、気管支、上部消化管及び下部消化管のいずれかの仮想形状画像を生成することを特徴とする請求項6に記載の生検支援システム。
- 前記仮想形状画像生成部は、前記体腔路の仮想形状画像として、気管支、上部消化管及び下部消化管のいずれかの仮想形状画像を生成することを特徴とする請求項8に記載の生検支援システム。
- 前記生検用処置具は、該生検用処置具の先端部付近に位置センサを有し、前記位置検出部は、前記生検用処置具の位置センサの3次元位置を検出し、
前記画像表示制御部は、前記生検用処置具の位置センサの前記3次元位置を前記仮想形状画像上における対応した位置に重畳して表示することを特徴とする請求項2に記載の生検支援システム。 - さらに、前記位置検出部により前記超音波断層画像上において検出された生検対象の目標組織に対して前記体腔路の走行方向に沿った両端位置の位置情報及び前記生検用処置具の位置センサの位置情報を記憶する記憶部を有することを特徴とする請求項11に記載の生検支援システム。
- 前記指定部は、前記チャンネルの先端から突出した方向に沿って前記超音波プローブの先端部を移動した際に、前記超音波断層画像上において生検対象の目標組織の両端が検出された場合に前記第1端部及び前記第2端部を指定し、
前記位置検出部は、前記超音波断層画像上において前記目標組織の両端が検出された場合の前記第1端部及び前記第2端部に対応する前記位置センサの3次元位置を検出することを特徴とする請求項1に記載の生検支援システム。
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