JP4807830B2 - 画像診断装置及び治療支援システム - Google Patents

Description

本発明は、ＭＲＩ装置やＣＴ装置などの画像診断装置に関し、温熱治療や凍結治療を行いながら、治療進行の様子を観察するのに適した画像診断装置に関する。

ＭＲＩ装置、Ｘ線装置等の医用画像診断装置を用いた撮影手法にフルオロスコピーと呼ばれるリアルタイム動態画像化法があり、その臨床応用が進められている。フルオロスコピーは、従来、Ｘ線装置を用いた透視撮影で実現されていたが、近年、ＭＲＩ装置に高速撮影法の開発に伴い実用化されている。このようなフルオロスコピーは、オープンタイプのＭＲＩ装置の開発と相俟って、画像診断装置でモニタ画像を撮影しながら手術や治療を行なうインターベンショナルＭＲＩ（ＩＭＲＩ）を可能にしている。ＩＭＲＩにおけるフルオロスコピーの用途として、具体的には、穿刺針やカテーテルを誘導する際のモニタリングや、腫瘍細胞に電磁波や赤外線を照射して死滅させる温熱療法（ハイパーサーミア治療）やクライオサージェリー（凍結療法）の治療効果の確認等があり、そのための撮影手法も提案されている。

温熱／凍結治療では、再発を防止するために病変を残すことなく確実に治療することが要求されるとともに過温熱や過凍結による副作用を防止することが要求される。しかし凍結領域はＭＲＩ画像では通常、低信号領域となるため、病変の位置や形状が描出不可能になり、位置関係を把握しにくく、病変を過不足なく所望の温度に温熱或いは凍結することが困難である。

温熱／凍結治療のモニタとして画像診断装置を用いる場合の問題を解決するものとして、本出願人は治療中の温熱／凍結領域の位置を可視化する手法を提案している（特許文献１）。この手法は、予め術前に撮像した画像と術中に撮像した画像の差分画像をもとに、治療の進行状態を判定するもので、頭部や脚部など不動な部位については有効な手段である。

しかし腹部や心臓など動きのある部位については、術前の画像と治療中の画像の位置あわせが難しく病変の位置や形状を正確に描出することができない。したがってこのような部位では画像診断装置からの情報だけで精度の高い治療を行うことは困難であった。
また一般に動きのある部位の撮影手法として、体動センサや心電計などの生体同期信号を用いた同期撮像があるが、一般の同期撮像では、同期信号で設定される一定の期間のみ撮像を行うので連続した治療の様子を描出することができない。

一方、画像診断装置の別の手術支援機能として、時系列の三次元画像データを取得し、予め設定された視点および視線方向に基づき内視鏡画像のような画像を作成する手法も知られている。この画像の作成において、時系列データ間の画像のずれに基づき視点および視線方向を補正する技術が特許文献２に記載されている。
特開2005-160553号公報 特開2005-110973号公報

本発明は、動きのある部位についても、位置あわせの問題や補正の必要がなく、例えば凍結治療や温熱治療において治療前後の変化の様子を位置精度よく描出させることができる画像診断装置を提供することを目的とする。

本発明では、対比される過去（治療前）の画像データを、時相情報を持つ三次元画像データとするとともに、新たな画像データの時相と同じ時相の過去のデータを用いて変化画像を作成することにより、動きのある部位であっても位置精度の高い変化画像を作成、表示させることができる。時相情報は、例えば時相計測装置からの情報を用いる。

すなわち本発明の画像診断装置は、被検体の三次元画像データを撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像された三次元画像データを格納する記憶手段と、前記被検体の過去の三次元画像データおよび新たに撮像された三次元画像データを用いて差分、加算等の処理を行い、前記被検体における形態変化を表す形態変化画像を作成する画像処理手段と、画像を表示する表示手段を備えた画像診断装置において、前記撮像手段は、被検体の周期動をモニタする時相計測装置から入力される時相情報に基づき、前記周期動における各時相の三次元画像データを撮像し、前記画像処理手段は、新たに撮像された三次元画像データから形態変化画像を作成するに際し、前記時相計測装置から入力される時相情報に基づき、当該三次元画像データの時相と同じ時相の過去の三次元画像データを前記記憶手段から読み出し、形態変化を表す形態変化画像を作成する。

また本発明の画像診断装置において、例えば、形態変化画像は、凍結治療または温熱治療における治療前に取得された三次元画像と治療中又は治療後に取得された三次元画像との差分画像または加算画像である。

また本発明の画像診断装置は、形態変化画像に基づき、治療対象領域と治療が行われた領域との距離を算出する手段を備える。
また本発明の画像診断装置において、画像処理手段は、前記時相計測装置から入力される時相情報の変動に合わせて、時相の異なる過去の三次元画像データを順次読み出し、形態変化画像を更新する。

また本発明の画像診断装置において、撮像手段は、三次元位置検出手段が検出した位置指示具の位置情報を受け付け、前記位置指示具の位置情報に基づいて設定した断面を撮像する機能を有し、当該断面撮像と、前記時相計測装置から入力される時相情報に基づく三次元画像データの撮像とを時分割で実行する。

本発明の治療支援システムは、被検体の三次元画像データを撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像された三次元画像データを格納する記憶手段と、前記被検体の過去の三次元画像データおよび新たに撮像された三次元画像データを用いて差分、加算等の処理を行い、前記被検体における形態変化を表す形態変化画像を作成する画像処理手段と、画像を表示する表示手段と、前記被検体内部に挿入され治療部位を凍結または加温によって治療する治療手段とを備え、前記撮像手段は、被検体の周期動をモニタする時相計測装置から入力される時相情報に基づき、前記周期動における各時相の三次元画像データを撮像し、前記画像処理手段は、同一時相のときに取得された治療前三次元画像データと治療開始後の三次元画像データを用いて形態変化画像を作成するとともに、前記形態変化画像から治療の進行度を表す情報を算出し、当該進行度を表す情報を前記治療手段にフィードバックし、前記治療手段は、フィードバックに対応して凍結又は加温を制御することを特徴とする。

本発明によれば、体動のある部位であっても、画像間の位置合わせや補正を行うことなく正確な位置の変化画像を得ることができる。これにより、治療中の温熱／凍結領域などの位置を治療の進行とともに正確に可視化でき、特許文献１に記載された技術等と組み合わせることにより、治療の精度を高めることができる。

以下、本発明の画像診断装置の実施の形態を、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置を例にして説明する。

図１は、本発明の画像診断装置（ＭＲＩ装置）の全体概要を示す図である。このＭＲＩ装置は、撮像空間を挟んで上下に一対の静磁場発生磁石を配置した垂直磁場方式のオープン型のＭＲＩ装置であり、被検体２０を載せたベッドを撮像空間に配置した状態で、撮像が行われるとともに、手術や治療を施すことができるようになっている。本実施の形態では、凍結治療或いは温熱治療が行われるものとし、そのための治療具（プローブ）３０が被検体２０に挿入される。

また被検体２０には、その周期動を計測するための時相計測装置４０が固定されている。治療の対象とする部位によるが、時相計測装置としては、脈波計や心電計、体動センサなどが用いられる。時相計測装置４０からの時相情報は、ＭＲＩ装置１０による同期撮像に利用されるとともに、画像処理において治療の進行状況を表す画像を作成する際にも参照される。

ＭＲＩ装置の構成は、後述する機能を除き、従来のＭＲＩ装置と同様である。簡単に説明すると、上下の磁石に近接して、静磁場空間に傾斜磁場を印加するための傾斜磁場コイル、被検体の組織を構成する原子の原子核を励起する高周波磁場を照射するための送信コイル、被検体からの核磁気共鳴信号を受信するための受信コイルが設けられている。傾斜磁場コイル、送信コイルおよび受信コイルは、それぞれ図示しない傾斜磁場電源、高周波回路、受信回路に接続されている。傾斜磁場電源、高周波回路および受信回路は、撮像方法によって決まるパルスシーケンスに従い駆動制御系により制御される。これにより被検体の撮像、すなわち画像データが収集される。

駆動制御系は、上述した傾斜磁場電源、高周波回路および受信回路のほか、撮像を制御する制御部１１と、受信回路で受信した核磁気共鳴信号に補正処理、再構成演算、画像処理等の処理を行う処理部１３と、処理部１３の処理結果や処理部１３における処理に必要なデータなどを格納する記憶部１５と、制御部１１および処理部１１を含む制御系にユーザーが指令を与えたり、撮像条件などを設定するための操作部１７と、処理部１３の処理結果である画像などを表示する表示部１９とを備えている。

本実施の形態のＭＲＩ装置において、制御部１１は、時相計測装置４０からの時相情報およびユーザー（術者）によって設定された時相の間隔に従い撮像を制御し、時系列の３Ｄ画像を取得する。また処理部１３は、時相計測装置４０からの時相情報を表す画像を作成し、表示部１９に表示させる。時相情報を表す画像は、時相計測装置４０が心電計であれば心電図をそのまま画像として取り込み表示する。体動センサであれば、横軸を時間、縦軸を変位とするグラフを表示する。

次に本実施の形態で用いられる治療装置の概略を説明する。図２は凍結治療装置の一例を示す図、図３は温熱治療装置の一例を示す図である。図２の凍結治療装置は、ジュール・トムソン効果を利用した凍結と解凍ができるＭＲ対応冷凍治療器であり、凍結ガス及び解凍ガスの噴出・停止を駆動・制御する駆動部210と、患者体内に挿入されるプローブ220と、図示しない操作部とを備えている。駆動部210は、凍結ガスを封入したガスシリンダー211と、解凍ガスを封入したガスシリンダー212と、これらガスシリンダー211、212に連結された供給管213、214と、供給管213、214の経路にそれぞれ設けられたバルブ215、216とを備えている。

凍結ガスとしては、例えば、アルゴンガスが用いられ、解凍ガスとしては、例えば、ヘリウムガスが用いられる。プローブ220は２腔構造を有し、凍結ガス及び解凍ガスの各ガスシリンダー211、212に連結されたホース221と、ホース221を通して送られるガスを冷却する熱交換器222と、熱交換器222に接続されたノズル223とを備えている。
操作部には、凍結ガス／解凍ガスの噴射及び停止の指令を駆動部210に送るための開始ボタン、停止ボタン等の操作ボタンや、治療の終了を報知するための手段、例えば、警報ランプ、警報ブザー、警報表示部などが備えられている。

この凍結治療装置では、治療が開始すると、バルブ215が開き、高圧（24〜27MPa）の凍結ガスが噴射される。プローブ220先端のノズル223から噴出した高圧の凍結ガスは、ジュール・トムソン効果により冷却され、熱交換器222（復路）を通りながら往路の凍結ガスを冷却し、ホース221を通って大気中に放出される。この二重の冷却により、凍結ガスがノズル223先端の小室に噴出するときプローブ先端は、例えば、-185℃の低温になる。凍結による治療が終了し、凍結ガスの停止ボタンが押下されると、高圧解凍ガス（17〜27MPa）が一定時間小室に噴射される。これにより逆に温度上昇を示し凍結された組織の解凍が可能になる。プローブ先端部の大きさは2cm程度であり、病変の大きさに併せてプローブの本数を増減することができる。
図の下側に、本凍結治療装置による治療の様子を示した。図中Ｌは病変、Ｆは治療領域を示す。病変Ｌが多い場合には複数のプローブが使用されている。

図３に示す温熱治療装置は、ＲＦ交流電流を発生するジェネレータ303を備えた制御部301と、ジェネレータ303にディスポーザブルケーブル305、306を介して接続されたハンドピース（穿刺電極）304及び対極板307を備えたプローブ302とからなり、制御部301には図示しない操作部が備えられている。
この温熱治療装置では、ジェネレータ303からの高周波電流をハンドピース304を介して病変組織に伝達して病変組織を熱凝固壊死させる（図中、Ｌは病変、Ｈは熱凝固領域である）。この際、ディスポーザブルケーブル305、306には温度センサが付いており凝固温度をリアルタイムでモニタすることができる。また病変の大きさに応じてハンドピースの数を増減することができる。

次に上記構成の治療装置およびＭＲＩ装置を用いた凍結／温熱治療について説明する。図４に動作の手順を示す。

凍結／温熱治療に際して、最初に病変の位置を確認するための位置決め画像を取得するための撮像を行う（ステップ401）。位置決め撮像は病変を含むボリューム撮像が好適であり、得られた画像から三次元的な病変の位置を認識し、穿刺の場所、穿刺針の本数、穿刺の方向、針の深さ、治療時の凍結／温熱領域の形状を自動的にシミュレートする。

次いでプローブ先端を治療部位（ターゲット）に挿入するための穿刺を行う（ステップ402〜404）。ターゲットまでの穿刺針（プローブ）の挿入は、フルオロスコピーを用いたインタラクティブスキャンを利用することができる。この手法は、穿刺針の挿入方向に合わせて適宜撮像断面を変えながらリアルタイム画像の撮像・表示を繰り返し、穿刺針をターゲットに誘導する手法であり、具体的には、ターゲットを含む３軸断面の撮像（ステップ404）と穿刺（ステップ403）とを、穿刺針がターゲットに到達したかどうかをモニタ画像で確認しながら繰り返す（ステップ404、405）。この繰り返しにおいてステップ401で撮像する３軸断面に常にターゲットが含まれるように撮影断面を決定する。位置決め画像取得時に穿刺の自動シミュレートを行った場合には、シミュレート結果を画像上に表示し術者を支援することが可能であり、術者がシミュレート結果と異なる行動をとった場合には、警告を発することもできる。この判断は、例えばシミュレートした経路と穿刺過程で取得した画像における穿刺針とのずれが閾値を超えるかを判断することにより行うことができ、閾値を超えた場合には、音声の発生や点灯などで警告を発する。

また撮像では必要に応じて造影剤を使用し、ターゲットである病変や臓器に対してコントラストを付与する（ステップ402）。モニタ画像で穿刺針がターゲットに到達したことを確認したならば穿刺を停止し（ステップ405）、凍結治療に進む。

凍結治療の開始に先立ち、治療前撮像を行い３Ｄ画像を取得する（ステップ406〜407）。治療前撮像では、時相計測装置４０を用いて時系列３Ｄ画像を取得する。このためまず被検体に時相計測装置４０を装着し、その周期動、例えば呼吸動を計測する（ステップ406）。制御部１１は時相計測装置４０からの時相情報を取り込み、同期撮像を開始する（ステップ407）。

撮像方法はボリュームデータを取得できるものであれば、特に限定されず、Ｔ１強調撮像、Ｔ２強調撮像であってもよく、また短ＴＲの３Ｄパルスシーケンスでも複数のスライス位置の異なる２Ｄパルスシーケンスでもよい。患者の周期動の複数の時相についてそれぞれボリュームデータを取得するまでパルスシーケンスを繰り返す。例えば呼吸動では、呼気時、吸気時、中間時に対応する３つ以上のボリュームデータを取得することが望ましい。また心電同期撮像の場合には、拡張期、収縮期、中間期について１ないし複数の心時相を取得する。撮像によって得られた各時相のボリュームデータ（時系列３Ｄ画像）は、記憶部１５に格納される。

図５に、呼吸同期撮影を行った場合のボリュームデータ取得の様子を示す。図示するように、腹部の位置（背中を下に患者を寝かせた場合の高さ）は、吸気で高く、呼気で低く変化する（501〜503）。このような患者の腹部の動き（変位）を体動センサ４０で検出し、得られる時相情報をもとに同期撮像を行う。例えば、体動センサからは図６に示すような体動波形が得られるので、この体動波形における吸気から呼気までの一周期をユーザー指定または自動で複数時相に分割しておき、各時相毎に収集した信号を再構成し、各時相の３Ｄデータ504〜506を得る。これら時系列３Ｄデータ504〜506は、その後に行われる同患者に対する凍結治療において差分画像／加算画像の作成の基準画像として使用される。

治療前時系列画像の取得後、凍結／温熱治療を開始する（ステップ408）。例えば凍結治療であれば、上述したように、まず凍結ガスをプローブ先端の小室に高圧で噴射し、先端を冷却する。凍結治療の開始とともに、ＭＲＩ装置による時系列３Ｄ画像の撮像を開始する（ステップ409）。この場合の撮像も治療前撮像（ステップ408）と同様に時相計測装置４０からの時相情報を用いて同期撮像を行う。撮像方法は時系列の３Ｄ画像が得られる方法であれば治療前撮像と同じでも異なっていてもよい。例えば治療中の撮像は治療前撮像と空間分解能が異なる撮像であってもよい。

また本実施の形態のＭＲＩ装置では、治療が開始されると、時相計測装置４０からの時相情報に基づき、時系列３Ｄデータ504〜506から現在の時相の３Ｄ画像データを読み出し、表示部１９に３Ｄ表示させる（ステップ410）。３Ｄ表示としては、例えばボリュームレンダリング画像や３Ｄ画像データをＭＩＰ処理等により所定の光軸の周りを所定の角度間隔で投影させた投影画像など公知の表示を採用できる。この３Ｄ表示は、時相計測装置４０で計測される時相の変化に応じて、更新される。すなわち３Ｄ表示では、検査対象部位が被検体の体動に伴い時々刻々変化する様子が描出される。

ステップ409において、一つの時相の３Ｄ画像の撮像が終了したならば、治療前に取得した時系列３Ｄデータのうち、その画像と同じ時相のときに撮像した３Ｄ画像を基準画像とし、差分処理を行う(ステップ411)。図７に同一時相の治療前および治療中３Ｄ画像の差分の様子を示す。図示するように、治療開始前の画像（基準画像）701には、病変Ｌが高コントラストで描出されるとともに、プローブＰは低信号で描出されている（図（ａ））。凍結治療によってプローブ先端周囲の組織が凍結すると、凍結部分Ｆの信号が欠落した画像702となる（図（ｂ））。差分画像703では、病変Ｌに対しどの程度凍結治療が進行しているかがわかる。この３Ｄ差分画像703は、前述した治療前３Ｄ画像とともに３Ｄ表示される。

同様に第２の時相で撮像された３Ｄ画像についても、同じ時相の治療前３Ｄ画像データを用いて３Ｄ差分画像が作成される。この３Ｄ差分画像により従前の（第1の時相の）３Ｄ差分画像を更新する。その後の撮像においても同様に撮像が終了すると、その撮像時の時相と同じ時相の治療前３Ｄ画像データを用いて３Ｄ差分画像が作成され、３Ｄ表示が更新される。

図８に治療中に撮像された各時相の３Ｄ画像801〜804から一連の差分画像805〜808を作成する様子と、差分画像の変化の様子を示す。なおここでは模式的にスライスを重ねた状態で３Ｄ画像を示しているが、これらは表示部１９に３Ｄ表示される。術者は、表示部１９に表示される３Ｄ差分画像805〜808を見ることにより、治療の進行の様子を立体的に把握することができ、凍結領域が病変を確実に覆った時点で治療を終了させることができる（図４：ステップ412、413）。また病変部位が大きく穿刺針の位置を変えて治療を行う場合などは、最初のステップ401に戻り（ステップ414）、穿刺、治療前撮像、凍結治療を繰り返す。

なお、差分画像では、凍結領域内のみが高信号で描出されることになるので、差分画像807、808のように凍結領域が病変全体を覆っている場合には、差分画像において凍結領域と病変とを識別できるが、差分画像805、806のように凍結領域が病変の内部に留まっている間は、差分画像では信号値の変化を生じた凍結領域の画像しか得られないので、差分画像と基準画像とを加算した加算画像を用いることが好ましい。

本実施の形態によれば、治療に先立って時相計測装置を利用して時系列３Ｄ画像を取得しておくと共に、治療に際しては時相計測装置を利用して時系列３Ｄ画像を撮像すると共に、治療前に取得した時系列３Ｄ画像のうち同一時相の３Ｄ画像（基準画像）との差分を行い差分画像を作成することにより、治療部位が動きのある部位であっても、動きの方向の影響を受けることなく、観察したい位置の治療の様子を正確に把握することができる。また３Ｄ画像であるので、三次元的な広がりを持つターゲット全体と凍結領域との関係を確実に把握することができ、不完全な治療や過度な治療などのない適切な凍結治療を行うことができる。

なお上記実施の形態では、表示部１９に表示された３Ｄ差分を見て術者が凍結治療の継続や終了時を判断する場合を説明したが、温度変化領域の表面から病変までの距離を自動的に計測し、その結果を治療装置にフィードバックさせることも可能である。フィードバックは、例えば距離の閾値を予め設定しておき、自動計測した距離が閾値を超えたときに治療装置に治療終了信号を送信し治療装置を止める。これにより過度治療による副作用／合併症を低減できる。逆に治療範囲を指定することで、距離が閾値に達するまでは治療を続けることとなり、治療不十分による病変の再発率を低下できる。このように治療装置と制御装置の相関関係（フィードバック）機能を持たせることにより一連の規定された操作を自動化でき、人為的なうっかりミスをなくし、結果的に治療の制度を向上させることができる。

温度変化領域の表面から病変までの距離を自動計測する場合の動作の手順を図９に示す。この場合も、まず位置決め撮像を行って穿刺位置とターゲット位置を確認し、穿刺をすること（ステップ901）、穿刺針がターゲットに達したならば（ステップ902）、治療開始に先立ち時相計測装置を用いて時相毎の３Ｄ画像を取得すること（ステップ903）および治療を開始すると共に時相計測装置を用いて時相毎の３Ｄ画像を得ること（ステップ904）は、上述の実施の形態である。なお図９におけるステップ901、903、905は、それぞれ図４のステップ401〜404、ステップ406〜407、ステップ408〜411に該当する。

本実施の形態では、治療前の基準画像と治療中の３Ｄ画像との差分画像が得られたならば、凍結領域表面から病変表面までの距離を測定する（ステップ905）。

凍結領域表面と病変表面との距離の自動測定方法について図１０を参照して説明する。図１０（a）に示すように、３Ｄ差分画像1001の全軸について全ライン（全画素）をスキャンし、各画素の信号強度を算出する。信号強度の変化から凍結領域と病変の境界を自動判別し、これら輪郭と輪郭との距離を算出する。距離は、例えばプローブの中心あるいは中心を通る３つの軸を原点として、病変の境界の点から凍結領域の境界の点を引いた値を算出し、この値がいずれの方向についても負となった場合あるいは全軸、全方向について算出したすべての値が予め設定した距離になった場合には、凍結領域が病変をカバーしたと判断し、治療を終了する(ステップ906〜909)。また値が正である距離がある間は、凍結領域のうち病変をカバーしていない部分が存在すると判断し治療を継続する。或いは、全軸、全方向について算出した距離のうち、いずれかが予め設定した閾値を超えた場合には、治療を停止し、穿刺のやり直し或いはプローブの追加などを促すようにしてもよい。

距離の測定において、凍結領域と病変の境界を自動判定する代わりに手動で行うことも可能である。この場合には、図１０（b）に示すように、ディスプレイに表示された画像1002上のポインタを操作部（図１、１７）のマウス等で操作することにより凍結領域及び病変の各輪郭Roi2、Roi1を決め、輪郭の画素値を決定する。Roi2、Roi1の設定は例えば３Ｄ画像から切り出した複数の画像について行う。Roi2、Roi1を決めた後、凍結領域表面と病変表面との距離を算出し、治療の継続、終了を判定する手法は上記と同様である。

なお病変については、手動による輪郭の設定を治療前画像（各時相の基準画像）について予め行っておくことにより、距離の計測ステップを速やかに実行することができる。この場合、病変については手動により輪郭の設定を行い、凍結領域の輪郭のみ自動判定するようにしてもよい。
上記輪郭間の距離の計算は、時相毎の３Ｄ画像と差分画像を作成する毎に行ってもよいし、術者が指示したときに行うようにしてもよい。

輪郭間の距離の計算の結果、治療を終了すべきであると判断されると、その指令は凍結または温熱治療装置に送出される。指令を受けると、凍結治療装置は凍結ガスの噴射を停止し、一定時間解凍ガスを噴射し、自動的に装置を停止する。温熱治療装置の場合は、ジェネレータ303の駆動を停止する。或いは指令によって治療装置の報知手段を駆動し、報知手段を確認したユーザーが手動で行うようにしてもよい。

本実施の形態によれば、輪郭間の距離の計算を、時相が同じである治療前後の３Ｄ画像を差分した画像に基づき行うので、正確な距離計算を行うことができる。また全軸、全方向について距離を測定し、監視することができるので、ボリュームのある病変について確実に全体を覆い、且つ近接する臓器等への影響を最小にする領域の治療を行うことができる。

本実施の形態では、撮像装置、治療装置および時相計測装置などをそれぞれユニットとして接続した支援システムを構成することができ、表示部１９には撮像装置の画像のみならず、治療装置や時相計測装置からの情報を表示させ治療支援を行うことができる。

上述した処理部１３における処理結果（差分画像、距離計算）は、その他の治療の進行状態に関する情報や患者情報とともに表示部（ディスプレイ）１９に表示される。ディスプレイの表示例を図１１に示す。図示する例では、ディスプレイはＧＵＩ（グラフィックユーザーインターフェイス）を構成しており、各種画像および治療に必要なすべての情報が一覧表示される。また術者が撮像や本発明による機能を実行するためのボタン類1300が表示される。例えば、画像表示部1100には、術前画像（参照画像）1101、治療画像1102、差分画像1103及び加算画像1104が表示される。なお図１１では、各種画像は、模式的に複数枚の画像として描かれているが、これらはボリュームレンダリング等の３Ｄ表示として表示される。

治療情報表示部1200には、治療中にインタラクティブスキャンを実行することにより得られる２Ｄ画像1201や時相計測装置で計測される被検体の呼吸同期波形1202のほか、治療に必要な情報1203、例えば、全方向について算出した輪郭間距離の最大値（ＭＡＸ）及び最小値（ＭＩＮ）、治療開始からの経過時間及び残治療時間、病変及び治療領域の大きさ、治療インターバルタイム、呼吸／脈拍などの患者情報、アラームなどが表示される。

呼吸同期波形1202は、時相計測装置（体動センサ）４０が計測した体動情報を処理部１３でリアルタイムで作成し、表示するようにしてもよいし、サインカーブ等のモデル波形を表示し、その上に現在の変位を輝点や黒丸などで表示するようにしてもよい。波形表示は、ボリュームデータ撮像の際に、時相数の決定のためのＧＵＩとすることもできる。例えば、呼吸動の一周期の分割数が自動で或いはユーザーによって設定されると、波形1202上にボリュームデータを取得するタイミング1211、1212、1213・・・を表示する。ユーザーは、この表示を見て分割数を確認したり変更したりすることができる。或いは、ユーザーは分割数を指定するのではなく、波形上の任意の時点を指定してボリュームデータの取得タイミングを設定するようにしてもよい。また治療中に３画像を撮像する際に、例えば、表示部１９に表示されている治療画像が撮像された時点（時像）を輝点や黒丸などで表示することもできる。これにより表示されている画像が吸気の画像か、呼気の画像かを一目で認識できる。

操作ボタン1300としては、例えば、時相計測装置で計測される被検体の周期動波形から時相数を決定するためのボタン1301、撮像スキャンの選択ボタン1302、1303、治療開始後の時系列３Ｄ画像の撮像を行うためのボタン1304、インタラクティブスキャンを行うための２Ｄ-ＩＳＣボタン1305、各種プロトコル入力画面1306などが設けられている。これら操作ボタン1300をマウス等の入力装置で操作することにより、選択された動作を行わせることができる。

たとえば時相数の操作ボタン1301により、患者の動きの一周期内を分割する数を自動或いは手動で設定することができ、これにより時系列ボリュームデータを取得する間隔およびタイミングが決定される。３Ｄ撮像ボタン1302、1303は、撮像シーケンスを選択するためのボタンで、図示する例ではＴ1撮像またはＴ２撮像を選択できるようになっている。ボタン1304は、図４のステップ409を開始するボタンで、自動モードまたは手動モードを選択できるようになっている。２Ｄ−ＩＣＳスタートボタン1305は、インタラクティブスキャンを開始するボタンで、自動モードまたは手動モードを選択できるようになっている。

インタラクティブスキャンは、三次元位置検出装置と組み合わせて実行されるもので、三次元位置検出装置で検出可能なポインタで治療中の位置を指定することにより、その位置を含む断面を撮像する。このようなインタラクティブスキャンは、本発明による治療中の時系列３Ｄ画像の撮像とともに治療の様子をモニタする手段として有効であるが、両者を同時に行うことはできない。従って例えば、いずれか一方を優先的に自動で実行し、必要に応じて術者がボタン操作により指令を送り他方を実行させるようにしてもよい。或いは両者をタイムシェアリングによって交互に実行させるようにすることもできる。

インタラクティブスキャンが実行されているときは、画像表示部1100には、治療前画像とともに治療中に撮像された三断面図（ポインタを中心とする３軸方向の断面図）が表示される。この場合にも治療前画像は、三断面図の撮像時と同じ時相の画像が表示されるので、治療前後の比較がしやすい。

以上、説明したように本実施の形態の画像診断装置によれば、治療前画像として時系列３Ｄ画像を取得するとともに、治療中に取得した時系列３Ｄ画像と同じ時相の治療前３Ｄ画像を用いて差分画像を作成するので、動きのある部位を治療する場合にも、その動きの方向がどの方向であっても、また治療中の撮像における時相がどのような時相であっても、治療前後の変化を正確に描出することができる。これにより治療精度の向上を図ることができる。

また本実施の形態では、時相計測装置４０が計測した波形を表示部１９に表示させることにより、時系列３Ｄ画像の撮像時の時相分割数の設定を容易にするとともに、治療中、現在表示されている差分画像或いは加算画像の時相を一目で確認することができる。

本発明によれば、画像診断装置を利用した治療等において、治療前に撮像する三次元画像と治療中に撮像する三次元画像をともに時相情報を含むデータとして取得し、これらの差分或いは加算画像の作成において同じ時相のデータを用いることにより、動きがある部位の手術についても動きの時相や方向に関わりなく位置精度のよい形態変化画像を作成することができ、高い治療アシスト機能を実現できる。

本発明の一実施の形態の装置全体を示すブロック図 本発明の一実施の形態に用いる凍結治療装置の概要を示す図 本発明の一実施の形態に用いる温熱治療装置の概要を示す図 本発明の一実施の形態における動作を示すフロー図 本発明の一実施の形態における治療前３Ｄ画像の計測を説明する図 本発明の一実施の形態における時相計測結果を模式的に示す図 本発明の一実施の形態における差分画像の作成を説明する図 本発明の一実施の形態で作成される一連の差分画像を示す図 本発明の他の実施の形態における動作を示すフロー図 本発明の他の実施の形態において実行される距離計算を説明する図 本発明の実施の形態における表示例を示す図

符号の説明

１０・・・画像診断装置、１１・・・制御部、１３・・・処理部、１５・・・記憶部、１７・・・操作部、１９・・・表示部、２０・・・被検体、３０・・・治療具（プローブ）、４０・・・時相計測装置。

Claims (5)

1. 被検体の三次元画像データを撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像された三次元画像データを格納する記憶手段と、前記被検体の過去の三次元画像データおよび新たに撮像された三次元画像データを用いて差分或いは加算の処理を行い、前記被検体における形態変化を表す形態変化画像を作成する画像処理手段と、画像を表示する表示手段を備え、
   前記撮像手段は、被検体の周期動をモニタする時相計測装置から入力される時相情報に基づき、前記周期動における各時相の三次元画像データを撮像し、
   前記画像処理手段は、新たに撮像された三次元画像データから形態変化画像を作成するに際し、前記時相計測装置から入力される時相情報に基づき、当該三次元画像データの時相と同じ時相の過去の三次元画像データを前記記憶手段から読み出し、形態変化を表す形態変化画像を作成する画像診断装置において、
   前記撮像手段は、三次元位置検出手段が検出した位置指示具の位置情報を受け付け、前記位置指示具の位置情報に基づいて設定した断面を撮像する機能を有し、当該断面撮像と、前記時相計測装置から入力される時相情報に基づく三次元画像データの撮像とを時分割で実行することを特徴とする画像診断装置。
2. 請求項１記載の画像診断装置であって、
   前記形態変化画像は、凍結治療または温熱治療における治療前に取得された三次元画像と治療中又は治療後に取得された三次元画像との差分画像または加算画像であることを特徴とする画像診断装置。
3. 請求項２に記載の画像診断装置であって、
   前記形態変化画像に基づき、治療対象領域と治療が行われた領域との距離を算出する手段を備えたことを特徴とする画像診断装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像診断装置であって、
   前記画像処理手段は、前記時相計測装置から入力される時相情報の変動に合わせて、時相の異なる過去の三次元画像データを順次読み出し、前記形態変化画像を更新することを特徴とする画像診断装置。
5. 被検体の三次元画像データを撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像された三次元画像データを格納する記憶手段と、前記被検体の過去の三次元画像データおよび新たに撮像された三次元画像データを用いて差分或いは加算の処理を行い、前記被検体における形態変化を表す形態変化画像を作成する画像処理手段と、画像を表示する表示手段と、前記被検体内部に挿入され治療部位を凍結または加温によって治療する治療手段とを備え、
   前記撮像手段は、被検体の周期動をモニタする時相計測装置から入力される時相情報に基づき、前記周期動における各時相の三次元画像データを撮像し、
   前記画像処理手段は、新たに撮像された三次元画像データから形態変化画像を作成するに際し、前記時相計測装置から入力される時相情報に基づき、当該三次元画像データの時相と同じ時相の過去の三次元画像データを前記記憶手段から読み出し、形態変化を表す形態変化画像を作成する治療支援システムにおいて、
   前記撮像手段は、三次元位置検出手段が検出した位置指示具の位置情報を受け付け、前記位置指示具の位置情報に基づいて設定した断面を撮像する機能を有し、当該断面撮像と、前記時相計測装置から入力される時相情報に基づく三次元画像データの撮像とを時分割で実行することを特徴とする治療支援システム。