JP4970201B2

JP4970201B2 - 医用画像診断装置

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Publication number: JP4970201B2
Application number: JP2007230395A
Authority: JP
Inventors: 真理子柴田; 幸三佐藤; 重治大湯; 敬介橋本; 智池田
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2007-09-05
Filing date: 2007-09-05
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2027-09-05
Also published as: JP2009061034A

Description

本発明は、医用画像を表示する医用画像診断装置に関し、特に、手術支援用の医用画像を表示する医用画像診断装置に関する。

医用画像診断装置は、医用画像を撮影する撮影部やその医用画像を処理する医用画像処理部等を備えている。この医用画像診断装置としては、例えば、Ｘ線断層撮影装置（ＣＴ）、Ｘ線透視撮影装置及び磁気共鳴撮影装置（ＭＲＩ）及び超音波診断装置等が挙げられる。このような医用画像診断装置の発展に伴って、医師が患者の部位を示す医用画像を用いて診察や手術等を行う機会が増加している。例えば、腫瘍を切除する切除手術を行う場合には、術者は手術前に医用画像を参照しながら、腫瘍の位置を示すための複数のマーカを患者の体内に埋め込み、その後、手術時にそれらのマーカを視認して切除範囲を確認しつつ切除手術を進める。なお、そのマーカを患者の体内に埋め込む技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

一方、近年、患者のＱＯＬ（Quality Of Life）向上のために、臓器の切除範囲をなるべく小さくしようとする動きがある。そこで、悪性腫瘍の切除手術の前に腫瘍細胞を弱らせたり、腫瘍の大きさを縮小させたりする等の目的で、化学療法や放射線療法による治療を行う場合がある。これにより、例えば肝臓の１区域すべてを切除するのではなく、３ｃｍ以下の腫瘍だけを切除することも可能になるため、術後の患者の回復が早くなるという利点がある。
特開２０００−３３０８９号公報

しかしながら、治療により医用画像上で腫瘍が消えたように見えても、生検等により目に見えない微小な腫瘍細胞が残っていると判断される場合には、その腫瘍があった部分（消失前の腫瘍領域）を全て切除しなければならない。このとき、腫瘍は目に見えなくなっているため、術者が部位（例えば肝臓）に対する切除範囲（手術範囲）を決定することは難しい。すなわち、視認不可能な腫瘍に対する手術範囲を決定することは非常に困難である。

一方、治療前のＣＴ画像を用いれば、消失又は縮小前の腫瘍領域の近傍にマーカを埋め込むことは可能である。術者は手術中にそのマーカを目視し、あるいは、術中の超音波画像やＸ線画像によりマーカを検索し、切除範囲を特定することができる。なお、術中の画像撮影装置としては、超音波診断装置やＸ線撮影装置等が挙げられるが、対象臓器により得失が異なるため、いずれか一方を用いることになる。例えば、肺腫瘍の場合には、超音波画像がきわめて不鮮明になるため、Ｘ線透視画像を用いることになる。このように埋め込んだマーカを目視や術中の医用画像で確認して切除ラインを決定する場合には、治療前の腫瘍を囲むように２０個程度の多数のマーカを埋め込んでおけば、確実な切除ラインを決定することができるはずである。

ところが、治療前の腫瘍を完全に囲むように多数のマーカを埋め込むには、多数の刺入経路が必要であり、これが可能かどうかは対象組織及び腫瘍の位置による。これが可能であることは非常にまれなケースであり、実用的には多くても３〜４個程度の少数のマーカで切除範囲を決定せざるを得ない現状がある。３〜４個程度の少数のマーカのみで、術者が治療前の腫瘍領域を想定することは、ある程度可能であるが、実際に想定した切除範囲（手術範囲）で治療前の腫瘍を全摘することができるという確信を得るまでには至っていない。すなわち、少数のマーカを埋め込むだけでは、術者が確信を持って治療前の腫瘍領域の全域をカバーする切除範囲を決定することは困難である。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、視認不可能な腫瘍に対する手術範囲の決定を支援することができる医用画像診断装置を提供することである。

本発明の実施の形態に係る特徴は、医用画像診断装置において、被検体の部位を示す医用画像を表示する表示部と、情報を記憶する記憶部と、医用画像から部位の腫瘍を囲む腫瘍範囲を腫瘍の周囲の構造体に関連付け、腫瘍範囲の位置を示す第１の位置情報を生成する手段と、生成した第１の位置情報を記憶部に保存する手段と、保存した第１の位置情報に基づいて腫瘍範囲を再現し、再現した腫瘍範囲を手術用の医用画像と共に表示部に表示させる手段と、部位に埋め込まれたマーカを検出する手段と、切開前に検出したマーカの位置及び保存した第１の位置情報に基づいて、マーカの位置と腫瘍範囲との位置関係を示す第２の位置情報を生成する手段と、生成した第２の位置情報を記憶部に保存する手段と、切開後に検出したマーカの位置及び保存した第２の位置情報に基づいて腫瘍範囲を再現し、再現した腫瘍範囲を手術用の医用画像と共に表示部に表示させる手段とを備えることである。

本発明によれば、視認不可能な腫瘍に対する手術範囲の決定を支援することができる医用画像診断装置を提供することができる。

本発明の実施の一形態について図面を参照して説明する。

図１に示すように、本発明の実施の形態に係る医用画像診断装置１は、各部を集中的に制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）等の制御部２と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリ３と、患者等の被検体の部位を示す医用画像を撮影する撮影部４と、医用画像等の画像を表示する表示部５と、術者や助手等の操作者からの入力操作を受け付ける操作部６と、各種プログラムや各種データ等を記憶する記憶部７と、外部装置との通信を行う通信部８と、医用画像等の画像を処理する画像処理部９とを備えている。これらの各部は、バス１０により電気的に接続されている。

制御部２は、記憶部７に記憶された各種プログラムや各種データ等に基づいて、各部を制御する。特に、制御部２は、各種のプログラムやデータ等に基づいて、データの計算又は加工等を行う一連のデータ処理及び画像を表示する画像表示処理等を実行する。

メモリ３は、制御部２が実行する起動プログラム等を記憶するメモリであって、制御部２のワークエリアとしても機能するメモリである。なお、起動プログラムは、医用画像診断装置１の起動時に制御部２により読み出されて実行される。

撮影部４は、患者等の被検体に対して医用画像を撮影する撮影動作を行う。この撮影部４としては、例えば、Ｘ線を使用する撮影部や超音波を使用する撮影部等を用いる。Ｘ線を使用する場合には、撮影部４は、寝台の天板上の被検体に対してＸ線を照射するＸ線照射部と、そのＸ線照射部により照射されたＸ線を検出するＸ線検出部とを備えている。この撮影部４は、寝台の天板の周囲を移動可能に設けられており、撮影位置から天板上の被検体の各部位の医用画像（ＣＴ画像）を撮影する。

表示部５は、医用画像等の画像をカラー表示可能な表示装置であって、特に、被検体の部位（例えば、肝臓）に対する手術用の医用画像を表示する表示装置である。この表示部５としては、例えば、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ等を用いる。

操作部６は、操作者により入力操作される入力部であって、画像表示の開始や画像の切り替え等の各種の入力操作を受け付ける入力部である。この操作部６としては、例えば、マウスやキーボード等の入力デバイスを用いる。

記憶部７は、各種のプログラムやデータ等を記憶する記憶装置であって、特に、医用画像に関する画像データ（画像情報）Ｄ１、部位の腫瘍に対する腫瘍範囲を示す第１の位置データ（位置情報）Ｄ２及びマーカの位置を示す第２の位置データ（位置情報）Ｄ３を記憶する記憶装置である。この記憶部７としては、例えば、磁気ディスク装置や半導体ディスク装置（フラッシュメモリ）等を用いる。なお、画像データＤ１は、撮影部４により得られ、バス１０を介して記憶部７に格納される。ここで、被検体の部位としては、例えば、肝臓、***、肺及び各種消化器等が挙げられる。

通信部８は、ＬＡＮ（Local Area Network）やインターネット等のネットワークを介して外部装置との通信を行う装置である。この通信部８としては、ＬＡＮカードやモデム等を用いる。外部装置としては、データベースサーバや他の医用画像診断装置等が挙げられる。

画像処理部９は、撮影した医用画像や記憶した医用画像等の画像に対して様々な画像処理（例えば、画像再構成を含む画像処理等）を行う。ここで、画像処理部９は、画像データから二次元や三次元の医用画像を生成する。詳しくは、画像処理部９は、画像データ（例えばボリュームデータ）に対してボリュームレンダリング処理、ＭＰＲ（Multi Planer Reconstruction）処理、及びＭＩＰ（Maximum Intensity Projection）処理等の画像処理を施し、表示用の画像データを生成する。この画像処理部９はソフトウェア及びハードウェアのどちらか一方又は両方により構成されている。

次に、このような医用画像診断装置１が行う切除範囲決定支援処理（腫瘍範囲保存処理及び手術画像表示処理）について説明する。医用画像診断装置１の制御部２は、治療前に、腫瘍範囲の位置を保存する腫瘍範囲保存処理を実行し、マーカの埋め込み及び切除を行う手術時に、手術用の医用画像を表示する手術画像表示処理を実行する。

通常、医師は、健康診断等により例えば肝臓に腫瘍が見つかった場合、医用画像診断装置１（ＣＴやＭＲＩ、超音波診断装置等）による医用画像（臨床画像）を用いて、腫瘍の大きさや個数、種類、原発性か転移性か、切除手術適用か等の診断を行う。その結果、腫瘍が１つで４ｃｍ程度の原発性肝がんであった場合、医師は、例えば、化学療法や放射線療法による治療（術前治療）によりその腫瘍を縮小し、その後、手術で切除するという治療計画を立てる。このとき、医師は、治療により腫瘍が見えなくなる可能性があることを考慮し、腫瘍が消失又は縮小する前、すなわち治療前に、医用画像診断装置１により腫瘍の位置、すなわち腫瘍範囲の位置を保存する。その後、医師は手術時に医用画像診断装置１による手術用の医用画像（術中画像）を視認しながら患者の体内に一つ又は複数のマーカ（例えば４個）を埋め込み、それらのマーカを確認しつつ部位の切除範囲部分を切除する。

まず、医師等の操作者が治療前に医用画像診断装置１を用いて腫瘍範囲の位置を保存する場合の腫瘍範囲保存処理について図２及び図３を参照して説明する。

図２に示すように、制御部２は、まず、医用画像Ｇ１を撮影する（ステップＳ１）。すなわち、制御部２は、撮影部４に撮影動作を実行させる。これにより、例えば、図３に示すように、部位として肝臓Ｔを示す医用画像（三次元画像）Ｇ１が得られる。なお、この医用画像Ｇ１は画像データＤ１として記憶部７に保存される。

次いで、制御部２は、撮影した医用画像Ｇ１に対して腫瘍範囲（トレースライン）Ｒの設定を行う（ステップＳ２）。これにより、図３に示すように、腫瘍範囲Ｒは、医用画像Ｇ１上の腫瘍Ｔａの周囲に設定される。ここで、この腫瘍範囲Ｒを自動で設定する場合には、例えば、画像処理部９がＣＡＤ等の技術により腫瘍Ｔａを認識し、腫瘍Ｔａから切除断端までの距離情報等に基づいてその腫瘍Ｔａの周囲に最適な腫瘍範囲Ｒが設定される。このときの距離情報等は記憶部７に記憶されている。一方、手動で腫瘍範囲Ｒを設定する場合には、撮影した医用画像Ｇ１が表示部５に表示され、医師や助手等の操作者はその医用画像Ｇ１を参照しながら操作部６に対して入力操作を行い、腫瘍Ｔａの周囲にその腫瘍Ｔａを囲む腫瘍範囲Ｒを設定する。なお、医用画像Ｇ１が三次元画像である場合には、腫瘍範囲Ｒも三次元で設定され、医用画像Ｇ１が二次元画像である場合には、腫瘍範囲Ｒも二次元で設定される。

その後、制御部２は、腫瘍範囲Ｒを複数の領域Ｒａに分割し（ステップＳ３）、それらの領域Ｒａを腫瘍Ｔａの周囲の構造体（例えば、肝臓Ｔの表面及び肋骨Ｊの表面）に関連付けて第１の位置データＤ２を生成し（ステップＳ４）、生成した第１の位置データＤ２を保存する（ステップＳ５）。すなわち、制御部２は、画像処理部９を制御し、腫瘍範囲Ｒを各領域Ｒａに分割し、それらの領域Ｒａを各構造体の各々の面、例えば肝臓Ｔの表面及び肋骨Ｊの表面（例えば外面）に関連付けて第１の位置データＤ２を生成し、その第１の位置データＤ２を記憶部７に保存する。これにより、図３に示すように、腫瘍範囲Ｒは各領域Ｒａに分割され、それらの領域Ｒａが肝臓Ｔの表面及び肋骨Ｊの表面（各特徴領域）にそれぞれ関連付けられ、それらの関連情報の集合体である第１の位置データＤ２が生成される。その後、第１の位置データＤ２は記憶部７に保存される。なお、構造体上の表面の各特徴領域は、例えば、長期間不変である肝臓Ｔの表面上の血管の形状等の特徴量、さらに、長期間不変である肋骨Ｊの形状や湾曲の程度等の特徴量によって特定される。

ここで、図３に示すように、ある１つの領域Ｒａの位置を特定する場合には、肝臓Ｔの表面上の血管の形状で特徴付けられた記録面Ｋ１と、肋骨Ｊの形状及び湾曲率で特徴付けられた記録面Ｋ２とが抽出され、それらの記録面Ｋ１、Ｋ２により１つの領域Ｒａの位置が特定される。これらの記録面Ｋ１、Ｋ２はそれぞれ特徴領域として機能する。例えば、四角形（例えば正方形）の領域Ｒａの位置は、それらの各角から四角形の記録面Ｋ１の各角までの距離と、その記録面Ｋ１の各角から四角形の記録面Ｋ２の各角までの距離とにより特定される。したがって、１つの領域Ｒａに対して、記録面Ｋ１（特徴量情報）、記録面Ｋ２（特徴量情報）及び距離情報が１セットの関連情報として取得される。なお、領域Ｒａ、記録面Ｋ１及び記録面Ｋ２は例えば相似関係にある。この処理が、腫瘍範囲Ｒの全ての領域Ｒａあるいは一定数の領域Ｒａに対して行われ、それらの関連情報の集合体である第１の位置データＤ２が生成される。

なお、化学療法や放射線療法による治療の過程で、明らかに腫瘍Ｔａの縮小が見られた場合や肝臓Ｔに治療による変形が見られた場合等には、前述の腫瘍範囲保存処理が再度行われ、第１の位置データＤ２が書き換えられてもよい。化学療法や放射線療法による治療が終了し、医用画像Ｇ１上で腫瘍Ｔａが視認できなくなった場合には、生検等の検査で腫瘍細胞の有無が確認される。結果が陰性であった場合には、ここで治療は終了し、患者は経過観察となる。一方、結果が陽性であった場合、あるいは、腫瘍細胞を弱らせる目的で治療を行い、初めから元の腫瘍部分を切除すると計画されていた場合には、切除のための手術計画を行い、手術用のマーカの埋め込み（留置）を行うことになる。

次に、医師等の操作者が医用画像診断装置１を用いて手術用のマーカの埋め込みを行う場合の手術画像表示処理について図４乃至図６を参照して説明する。

図４に示すように、制御部２は、まず、手術用の医用画像Ｇ２を撮影する（ステップＳ１１）。すなわち、制御部２は、撮影部４に撮影動作を実行させる。このとき、撮影は、治療前の医用画像Ｇ１（図３参照）となるべく同じ***で行われる。これにより、例えば、図５に示すように、部位として肝臓Ｔを示す医用画像（三次元画像）Ｇ２が得られる。なお、この医用画像Ｇ２は画像データＤ１として記憶部７に保存される。

次いで、制御部２は、第１の位置データＤ２に基づいて各領域Ｒａからなる腫瘍範囲Ｒを再現し（ステップＳ１２）、再現した腫瘍範囲Ｒを手術用の医用画像Ｇ２と共に表示する（ステップＳ１３）。すなわち、制御部２は、記憶部７から第１の位置データＤ２を読み出し、画像処理部９を制御して第１の位置データＤ２に基づいて手術用の医用画像Ｇ２上に各領域Ｒａを各々再現し、腫瘍範囲Ｒを手術用の医用画像Ｇ２上に表示する。これにより、例えば、図５に示すように、腫瘍範囲Ｒは医用画像Ｇ２上に重畳されて表示される。

ここで、画像処理部９は、第１の位置データＤ２内の各領域Ｒａにそれぞれ対応する記録面Ｋ１、記録面Ｋ２及び距離情報に基づいて各領域Ｒａを再現する。このとき、記録面Ｋ１及び記録面Ｋ２の各々の特徴量情報に基づいて、記録面Ｋ１及び記録面Ｋ２の位置が特定され、それらの記録面Ｋ１及び記録面Ｋ２に対する距離情報に基づいて、領域Ｒａが再現される。これが全ての領域Ｒａに対して実行される。その後、制御部２は、再現した腫瘍範囲Ｒを示す画像を手術用の医用画像Ｇ２に重畳し、手術用の医用画像Ｇ２と共に手術支援用の医用画像として表示部５に表示させる。なお、高速に画像処理を行うことが可能な装置とすることにより、リアルタイムの手術用の医用画像Ｇ２上に腫瘍範囲Ｒを表示することが可能になる。

その後、術者は、図５に示すように、表示された手術用の医用画像Ｇ２及び腫瘍範囲Ｒを参照しながら、針等の挿入部材Ｈを用いて樹脂ビーズ等の複数のマーカＭ１〜Ｍ４を患者の体内、すなわち腫瘍範囲Ｒの周縁に挿入する。なお、マーカＭ１〜Ｍ４の挿入数は、腫瘍範囲Ｒの大きさや体表からの針でのアプローチの可能性等により決まり、単数でも複数でもよい。

次に、制御部２は、切開前の各マーカＭ１〜Ｍ４の位置を検出する（ステップＳ１４）。これらのマーカＭ１〜Ｍ４の位置検出は、例えば医用画像Ｇ２としてＣＴ画像によるガイド下で行われる。例えば、術者や助手等の操作者が、ＣＴ画像上に映ったマーカＭ１〜Ｍ４の像に対し、表示部５の表示画面上にタッチするタッチペン等の操作部６を用いて手動で位置決め（マーク付け）を行う。あるいは、画像処理部９が、各マーカＭ１〜Ｍ４を構成する樹脂ビーズ等の形状か、そのＣＴ値や輝度等の特徴量から各マーカＭ１〜Ｍ４を自動的に検出して位置決め（マーク付け）を行ってもよい。さらに、画像処理部９がマーカ挿入前とマーカ挿入後のＣＴ画像の差分から各マーカＭ１〜Ｍ４の位置を自動的に検出してもよい。なお、マーカＭ１〜Ｍ４が複数ある場合には、それぞれの判別が可能なように別々の番号や文字や記号等が各マーカＭ１〜Ｍ４に割り振られてもよく、色や形の違うマークで各マーカＭ１〜Ｍ４が示されてもよい。また、挿入する各マーカＭ１〜Ｍ４がそれぞれ別々の特徴（例えば、物質、形状、密度及びＣＴ値等の違い）を持ち、ＣＴ画像上で判別されるようにしてもよい。

次いで、制御部２は、切開前に検出した各マーカＭ１〜Ｍ４の位置と再現した腫瘍範囲Ｒとの位置関係を示す第２の位置データＤ３を生成し（ステップＳ１５）、生成した第２の位置データＤ３を保存する（ステップＳ１６）。すなわち、制御部２は、画像処理部９を制御し、検出した各マーカＭ１〜Ｍ４の位置と再現した腫瘍範囲Ｒとの位置関係を求め、その位置関係を示す第２の位置データＤ３を生成し、その第２の位置データＤ３を記憶部７に保存する。

ここで、第２の位置データＤ３は、図６に示すように、例えば、楕円体の中心を（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）とする３次元空間座標により腫瘍範囲Ｒの表面の任意の点及びマーカＭ１〜Ｍ４の位置が設定されるデータである。すなわち、腫瘍範囲Ｒは、その中心が（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）であり、各マーカＭ１〜Ｍ４の中心点の４点（ｘ_１，ｙ_１，ｚ_１）、（ｘ_２，ｙ_２，ｚ_２）、（ｘ_３，ｙ_３，ｚ_３）及び（ｘ_４，ｙ_４，ｚ_４）を通り、長軸がａｃｍであり、短軸がｂｃｍである楕円体と仮定される。これにより、後で各マーカＭ１〜Ｍ４の４点に基づいて腫瘍範囲Ｒを特定することが可能になる。これは、全てのマーカＭ１〜Ｍ４を腫瘍範囲Ｒの境界に埋め込む場合である。腫瘍範囲Ｒの外である近傍に埋め込む場合には、各マーカＭ１〜Ｍ４と腫瘍範囲Ｒとの位置関係を決めるため、再現した各領域Ｒａのそれぞれに対して、各マーカＭ１〜Ｍ４からの距離を算出しておく。また、他の例としては、腫瘍範囲Ｒの境界を構成する面要素郡の各々と、各マーカＭ１〜Ｍ４の位置との距離を求めておく方法を用いることもできる。

前述のように、医用画像Ｇ１から腫瘍Ｔａの位置が腫瘍Ｔａの周囲の構造体、例えば肝臓Ｔの表面及び肋骨Ｊの表面に関連付けられ、腫瘍Ｔａの位置を示す第１の位置データＤ２が生成され、この第１の位置データＤ２は記憶部７に保存される。その後、各マーカＭ１〜Ｍ４の埋め込みを行う手術前等に、必要に応じて、第１の位置データＤ２に基づいて肝臓Ｔに対する腫瘍範囲Ｒが再現され、その腫瘍範囲Ｒが手術用の医用画像Ｇ２と共に表示される（図５参照）。これにより、目に見えない腫瘍Ｔａに対する腫瘍範囲Ｒが表示されるので、術者はその腫瘍範囲Ｒを視認することができる。その結果、術者は迷うことなく自信を持って肝臓Ｔの腫瘍範囲Ｒの周縁に各マーカＭ１〜Ｍ４を埋め込むことが可能になり、肝臓Ｔに対する切除範囲を容易に決定することができる。

次に、医師等の操作者が医用画像診断装置１を用いて切除手術を行う場合の手術画像表示処理について図７乃至図９を参照して説明する。術者は切除手術を開始し、患者を切開（開腹）して肝臓Ｔの表面を露出させると、三次元用の超音波プローブ等の撮影部４を肝臓Ｔの表面に当て、肝臓Ｔの内部に埋め込まれたマーカＭ１〜Ｍ４を探す。

図７に示すように、まず、制御部２は、切開後の手術用の医用画像（術中画像）Ｇ３を撮影する（ステップＳ１１）。すなわち、制御部２は、撮影部４に撮影動作を実行させる。これにより、例えば、図８に示すように、部位として肝臓Ｔを示す医用画像（三次元画像）Ｇ３が得られる。なお、この医用画像Ｇ３は、必要に応じて画像データＤ１として記憶部７に保存される。ここで、図８中の一点鎖線は、切開前の肝臓Ｔの位置を示す。

次いで、制御部２は、切開後の各マーカＭ１〜Ｍ４の位置を検出する（ステップＳ２２）。すなわち、制御部２は、医用画像Ｇ３上の各マーカＭ１〜Ｍ４の位置を自動又は手動により認識する。自動の場合には、三次元の超音波画像上でのマーカＭ１〜Ｍ４の特徴量を予め記憶部７に登録し、その特徴量に基づいて各マーカＭ１〜Ｍ４を認識してそれらの位置を検出する。一方、手動の場合には、術者や助手等の操作者がタッチペン等の操作部６により各マーカＭ１〜Ｍ４をマーキングする。制御部２は、そのマーキングに応じて各マーカＭ１〜Ｍ４を認識してそれらの位置を認識する。

その後、制御部２は、切開後に検出した各マーカＭ１〜Ｍ４の位置と記憶した第２の位置データＤ３に基づいて腫瘍範囲Ｒを再現し（ステップＳ２３）、再現した腫瘍範囲Ｒを手術用の医用画像Ｇ３と共に表示する（ステップＳ２４）。すなわち、制御部２は、記憶部７から第２の位置データＤ３を読み出し、画像処理部９を制御して第２の位置データＤ３及び検出した各マーカＭ１〜Ｍ４の位置に基づいて腫瘍範囲Ｒを再現し、再現した腫瘍範囲Ｒを手術用の医用画像Ｇ３上に表示する。これにより、例えば、図８に示すように、腫瘍範囲Ｒは医用画像Ｇ３上に重畳されて表示される。

ここで、例えば、図９に示すように、切開前のＣＴ画像（医用画像Ｇ２）上のマーカ位置（第２の位置データＤ３）と切開後の超音波画像（医用画像Ｇ３）上のマーカ位置（検出した各マーカＭ１〜Ｍ４の位置）との距離が求められる。その距離が所定量（例えば２ｍｍ）以上であった場合には、切開前と切開後で各マーカＭ１〜Ｍ４の位置関係が変化していると判断される。この場合、画像処理部９は、図９に示すように、切開前の各マーカＭ１〜Ｍ４の位置（楕円）からそれらの各マーカＭ１〜Ｍ４がつくる四角形を求め、切開後の各マーカＭ１〜Ｍ４のつくる四角形のＹ軸が傾いた角度θを取得し、各マーカＭ１〜Ｍ４を囲む楕円形で示される腫瘍範囲ＲのＹ軸を元の位置から角度θだけ傾けて腫瘍範囲Ｒを再設定する。このとき、各マーカＭ１〜Ｍ４がつくる四角形は変形されて正方形とされて用いられ、その変形量も記憶されて腫瘍範囲Ｒの再設定時に用いられる。

加えて、画像処理部９は、切開前のＣＴ画像上の各マーカＭ１〜Ｍ４の位置から求められた腫瘍範囲Ｒの中心と、切開後の超音波画像上の各マーカＭ１〜Ｍ４の位置から求められた腫瘍範囲Ｒの中心とから、腫瘍範囲Ｒの移動量を求め、その移動量に基づいて腫瘍範囲Ｒを再設定する。なお、実際には、切開前と切開後の肝臓Ｔの変形は、図９に示すように単純ではないため、有限要素法等の手法を用いて、マーカ位置の変化とそれに伴う腫瘍範囲Ｒの変化を計算することになる。また、切開直後だけでなく、切除手術が進んで行く間に肝臓Ｔの形は変化して行くため、前述の処理を繰り返し、リアルタイムの画像で腫瘍範囲Ｒを確認しながら切除手術を進めることが望ましい。

なお、第２の位置データＤ３として各マーカＭ１〜Ｍ４と各領域Ｒａとの距離を記録している場合には、各マーカＭ１〜Ｍ４と各領域Ｒａとの距離と、術中の超音波画像に再現する各領域Ｒａと術中の超音波画像で決定された各マーカＭ１〜Ｍ４との距離の２乗誤差が最小になるように、各領域Ｒａの位置を決定する（最小２乗法で決定することができる）。面要素郡を用いる場合も同様である。求めた各領域Ｒａからなる腫瘍範囲Ｒは術中の超音波画像（医用画像Ｇ３）の上に重畳表示される。

前述のように、切開後に検出した各マーカＭ１〜Ｍ４の位置と記憶した第２の位置データＤ３に基づいて腫瘍範囲Ｒが再現され、その腫瘍範囲Ｒが手術用の医用画像Ｇ３と共に表示される。これにより、切開後等に肝臓Ｔが変形した場合でも、各マーカＭ１〜Ｍ４に基づいて腫瘍範囲Ｒが調整されて表示されるので、少数のマーカＭ１〜Ｍ４を埋め込むだけで、術者が確信を持って消失前の腫瘍Ｔａの全域をカバーする切除範囲を決定することができる。特に、肝臓Ｔに当てた超音波プローブの位置、角度及び、三次元画像上で示された楕円体状の腫瘍範囲Ｒにより、術者はメスを入れる位置や方向等を決定することが容易になる。通常のように術前に患者の体内に多数のマーカを留置する必要がある場合に比べ、例えば４個程度の少数のマーカＭ１〜Ｍ４を留置すればよく、縮小前の腫瘍範囲Ｒを術中の医用画像Ｇ３に表示することが可能になるので、術者が確信を持って消失前の腫瘍Ｔａの全域をカバーする切除範囲を決定することができる。その結果、術者はその切除範囲内の部分を切除し、治療前の腫瘍Ｔａを全て正確に摘出することができる。

このようにして、化学療法や放射線療法による治療の前に撮影した医用画像Ｇ１で腫瘍範囲Ｒが設定され、治療により腫瘍Ｔａが消失した後に切除手術前の医用画像Ｇ２が撮影されて表示される。この医用画像Ｇ２には、腫瘍Ｔａが表示されないが、ランドマークとなる構造体の各特徴領域（例えば、各記録面Ｋ１、Ｋ２）の情報を用いて腫瘍範囲Ｒが再現されるので、術者はその腫瘍範囲Ｒをガイドとして各マーカＭ１〜Ｍ４を埋め込むことが可能になる。また、その医用画像Ｇ２では、再現した腫瘍範囲Ｒ及び埋め込んだ各マーカＭ１〜Ｍ４の関係が求められる。手術中には、術中の医用画像Ｇ３に写る各マーカＭ１〜Ｍ４に基づいて腫瘍範囲Ｒが再度再現される。このように、治療前の医用画像Ｇ１における腫瘍範囲Ｒを構造体の特徴領域を基点として術前の医用画像Ｇ２に再現し、さらに、再現した腫瘍範囲Ｒを各マーカＭ１〜Ｍ４に基づいて術中の医用画像Ｇ３に再度再現するという２段階の位置合わせが行われる。これにより、消失前の腫瘍Ｔａに対する腫瘍範囲Ｒは、各マーカＭ１〜Ｍ４の埋め込みを行う場合、正確に医用画像Ｇ２上に再現されて表示され、さらに、切除手術を行う場合にも、正確に医用画像Ｇ２上に再現されて表示されるので、術者は確信を持って消失前の腫瘍Ｔａの全域をカバーする切除範囲を容易に決定することができる。その結果、術者は、再現された腫瘍範囲Ｒをガイドとして各マーカＭ１〜Ｍ４を正確に埋め込むことができ、さらに、決定した切除範囲内の部分を切除し、消失前の腫瘍Ｔａを全て確実に摘出することができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、医用画像Ｇ１から肝臓Ｔの腫瘍Ｔａに対する腫瘍範囲Ｒの位置をその腫瘍Ｔａの周囲の構造体（例えば、肝臓Ｔの表面及び肋骨Ｊの表面）に関連付け、腫瘍範囲Ｒの位置を示す第１の位置データＤ２を生成し、その第１の位置データＤ２を保存し、その後、必要に応じて、記憶した第１の位置データＤ２に基づいて腫瘍範囲Ｒを再現し、再現した腫瘍範囲Ｒを手術用の医用画像Ｇ２と共に表示することによって、目に見えない腫瘍Ｔａに対する腫瘍範囲Ｒが表示され、術者はその腫瘍範囲Ｒを視認することが可能になる。これにより、視認不可能な腫瘍Ｔａに対する切除範囲の決定を支援することができる。すなわち、術者は迷うことなく自信を持って肝臓Ｔの腫瘍範囲Ｒの周縁に各マーカＭ１〜Ｍ４を埋め込むことが可能になり、肝臓Ｔに対する切除範囲を容易に決定することができる。特に、術者の経験や熟練度等に依存することなく、患者の体内に各マーカＭ１〜Ｍ４を埋め込むことが可能になるので、正確な手術を行うことができる。

さらに、切開前に検出した各マーカＭ１〜Ｍ４の位置及び記憶した第１の位置データＤ２に基づいて、検出した各マーカＭ１〜Ｍ４の位置と腫瘍範囲Ｒとの位置関係を示す第２の位置データＤ３を生成し、その第２の位置データＤ３を保存し、その後、切開後に検出した各マーカＭ１〜Ｍ４の位置及び記憶した第２の位置データＤ３に基づいて腫瘍範囲Ｒを再現し、再現した腫瘍範囲Ｒを手術用の医用画像Ｇ３と共に表示することによって、少数のマーカＭ１〜Ｍ４を埋め込むだけで、術者は確信を持って消失前の腫瘍Ｔａの全域をカバーする切除範囲を決定することができる。その結果、術者はその切除範囲内の部分を切除し、消失前の腫瘍Ｔａを全て確実に摘出することができる。特に、切開後等に肝臓Ｔが変形した場合でも、各マーカＭ１〜Ｍ４に基づいて腫瘍範囲Ｒが再現されるので、術者は正確な切除手術を行うことができる。

加えて、腫瘍範囲Ｒを複数の領域Ｒａに分割し、分割した各領域Ｒａをそれぞれ肝臓Ｔの表面及び肝臓Ｔの周囲に位置する肋骨Ｊの表面に関連付け、第１の位置データＤ２を生成することから、精度良く腫瘍Ｔａの位置、すなわち腫瘍範囲Ｒを再現することが可能になるので、腫瘍範囲Ｒを正確に示すことができる。

ここで、前述の実施の形態においては、術中画像として超音波画像を用いた場合を説明しているが、これに限るものではなく、術中画像としてＸ線透視画像（二次元画像）を用いることも可能である。Ｘ線透視画像は投影された二次元画像であり、術前のマーカ位置は三次元情報であるため、それらの位置合わせには、以下のような位置合わせ技術が必要となる。

患者の体内に埋め込んだ各マーカＭ１〜Ｍ４（マーカ群）のＣＴ画像上の位置と術中のＸ線画像上の位置に基づいて、術中のＸ線画像上に腫瘍範囲Ｒを再現する手段について図１０を用いて説明する。

まず、術者は、Ｘ線装置としての撮影部４により患者に対して撮影動作を行い、患者の体内の各マーカＭ１〜Ｍ４を含むＸ線画像Ｇ４を撮影する。これにより、図１０に示すようなＸ線画像Ｇ４が得られる。ここで、図１０中の矢印Ａ２は撮影方向である。なお、マーカ群を構成する４個のマーカＭ１〜Ｍ４はそれぞれ画像処理部９により判別可能である。一方、前述の実施の形態のように、図１０に示すように、三次元の医用画像であるＣＴ画像Ｇ２中には、４個のマーカＭ１〜Ｍ４（マーカ群）及び腫瘍範囲Ｒが登録されている。

画像処理部９は、Ｘ線画像Ｇ４上に表示された各マーカＭ１〜Ｍ４をシミュレーション平面画像Ｇ５上に投影する。次に、画像処理部９は、シミュレーションＸ線源Ａ１から三次元ＣＴ画像Ｇ２上の４個のマーカＭ１〜Ｍ４（マーカ群）をシミュレーション平面画像Ｇ５上に投影する。次いで、画像処理部９は、シミュレーション平面画像Ｇ５へ投影された三次元ＣＴ画像Ｇ２の像が、シミュレーション平面画像Ｇ５上に投影されたＸ線画像Ｇ４の像に一致するように図１０中の矢印Ａ３の方向に三次元ＣＴ画像Ｇ２を移動させて調整する。ここで、シミュレーションＸ線源Ａ１からシミュレーション平面画像Ｇ５の距離は、実際の術中のＸ線装置におけるＸ線源からディテクタまでの距離と一致している。

その後、画像処理部９は、三次元ＣＴ画像Ｇ２とＸ線画像Ｇ４の各マーカＭ１〜Ｍ４の位置がシミュレーション平面画像Ｇ５上で一致したところで、三次元ＣＴ画像Ｇ２上に４個のマーカＭ１〜Ｍ４との位置関係に基づく腫瘍範囲Ｒを呼び出して再現し、その三次元ＣＴ画像Ｇ２上の腫瘍範囲Ｒをシミュレーション平面画像Ｇ５上に投影して登録する。このとき、再現した腫瘍範囲Ｒは三次元の体積を持つ領域であるが、投影した切除領域Ｒは二次元の面積を持つ領域となる。この二次元の切除領域ＲをＸ線画像Ｇ４に重ねて表示する場合、切除領域Ｒ以外ではＸ線画像（グレースケール画像）Ｇ４をそのまま表示し、切除領域ＲではＸ線画像のグレースケールの中間色（例えば黄色等）を表示する。また、切除領域Ｒの境界を抽出し、境界線をＸ線画像Ｇ４に重畳する。シミュレーション平面画像Ｇ５を実際のＸ線画像Ｇ４に重ねて表示することによって、Ｘ線画像Ｇ４上には、シミュレーション平面画像Ｇ５に投影された二次元の腫瘍範囲Ｒが表示される。これにより、術者は確信を持って消失前の腫瘍Ｔａの全域をカバーする手術範囲を決定することができる。その結果、術者はその切除範囲内の部分を切除し、消失前の腫瘍Ｔａを全て確実に摘出することができる。特に、術者は、リアルタイムのＸ線画像Ｇ４上で二次元の腫瘍範囲Ｒを確認しながら切除手術を進めることができる。

（他の実施の形態）
なお、本発明は、前述の実施の形態に限るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。

例えば、本実施の形態においては、腫瘍Ｔａの周囲の構造体として、肝臓Ｔの表面及び肋骨Ｊの表面を用いているが、これに限るものではなく、例えば、他の構造体を用いるようにしてもよい。また、腫瘍Ｔａの周囲の構造体として、肝臓Ｔの表面及び肋骨Ｊの表面の両方を用いているが、これに限るものではなく、例えば、それらのどちらか一方だけを用いるようにしてもよい。ただし、肝臓Ｔの表面及び肋骨Ｊの表面の両方を用いた場合の方が、それらの片方だけを用いた場合に比べ、腫瘍範囲Ｒの位置精度を向上させることができる。

また、前述の実施の形態においては、腫瘍範囲Ｒとして、肝臓Ｔの腫瘍Ｔａの領域より大きい範囲を設定しているが、これに限るものではなく、例えば、肝臓Ｔの腫瘍Ｔａの領域と同じ範囲を設定するようにしてもよい。この場合には、腫瘍範囲Ｒは、術前治療前の腫瘍Ｔａの領域となる。

さらに、前述の実施の形態においては、三次元ＣＴによる腫瘍範囲Ｒの設定及び再現を説明しているが、これに限るものではなく、例えば、ＭＲＩや超音波診断装置等の他の医用画像診断装置やそれらの組み合わせであってもよい。さらに、三次元画像を用いているが、これに限るものではなく、二次元画像を用いるようにしてもよい。

加えて、前述の実施の形態においては、ソフトウェアであるプログラムに基づいて制御部２により各種の処理を実行しているが、これに限るものではなく、例えば、ソフトウェア及びハードウェアのどちらか一方又は両方により各種の処理を実行するようにしてもよい。

本発明の実施の一形態に係る医用画像診断装置の概略構成を示すブロック図である。図１に示す医用画像診断装置が行う腫瘍範囲保存処理の流れを示すフローチャートである。図２に示す腫瘍範囲保存処理による腫瘍範囲の保存を説明するための説明図である。図１に示す医用画像診断装置が行う手術画像表示処理の一部の流れを示すフローチャートである。図４に示す手術画像表示処理による画像の表示を説明するための説明図である。第２の位置データを説明するための説明図である。図１に示す医用画像診断装置が行う手術画像表示処理の一部の流れを示すフローチャートである。図７に示す手術画像表示処理による画像の表示を説明するための説明図である。図７に示す手術画像表示処理による画像の再現を説明するための説明図である。術中画像としてＸ線透視画像（二次元画像）を用いる場合の画像の再現を説明するための説明図である。

符号の説明

１医用画像診断装置
４撮影部
５表示部
７記憶部
Ｄ２第１の位置情報（第１の位置データ）
Ｄ３第２の位置情報（第２の位置データ）
Ｇ１医用画像
Ｇ２手術用の医用画像
Ｒ腫瘍範囲
Ｔ部位（肝臓）
Ｔａ腫瘍

Claims

被検体の部位を示す医用画像を表示する表示部と、
情報を記憶する記憶部と、
前記医用画像から前記部位の腫瘍を囲む腫瘍範囲を前記腫瘍の周囲の構造体に関連付け、前記腫瘍範囲の位置を示す第１の位置情報を生成する手段と、
生成した前記第１の位置情報を前記記憶部に保存する手段と、
保存した前記第１の位置情報に基づいて前記腫瘍範囲を再現し、再現した前記腫瘍範囲を手術用の前記医用画像と共に前記表示部に表示させる手段と、
前記部位に埋め込まれたマーカを検出する手段と、
切開前に検出した前記マーカの位置及び保存した前記第１の位置情報に基づいて、前記マーカの位置と前記腫瘍範囲との位置関係を示す第２の位置情報を生成する手段と、
生成した前記第２の位置情報を前記記憶部に保存する手段と、
切開後に検出した前記マーカの位置及び保存した前記第２の位置情報に基づいて前記腫瘍範囲を再現し、再現した前記腫瘍範囲を手術用の前記医用画像と共に前記表示部に表示させる手段と、
を備えることを特徴とする医用画像診断装置。
前記生成する手段は、前記腫瘍範囲を複数の領域に分割し、分割した前記複数の領域をそれぞれ前記部位の表面及び前記部位の周囲に位置する肋骨の表面のどちらか一方又は両方に関連付け、前記第１の位置情報を生成することを特徴とする請求項１記載の医用画像診断装置。
前記医用画像を撮影する撮影部を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の医用画像診断装置。