JP4625281B2 - Medical diagnostic system - Google Patents
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Description
本発明は医療診断システムに関し、特に核医学診断装置と超音波診断装置とを組み合わせたシステムに関する。 The present invention relates to a medical diagnostic system, and more particularly to a system combining a nuclear medicine diagnostic apparatus and an ultrasonic diagnostic apparatus.
核医学診断では、生体に対して、放射性元素としてのトレーサーが含有された薬剤が投入され、生体内からの放射線が検出される。これにより、生体における代謝機能、循環機能、悪性腫瘍の有無などを診断できる。そのための核医学診断装置として、γカメラ、SPECT(single photon emission computed tomography)装置、PET(positron emission tomography)装置などが知られている。SPECT装置はCT演算によって断層画像を形成する装置であり、複数の面状検出器を有するもの、リング状のアレイ検出器を有するものなどが知られている。PET装置はポジトロン核種から放出された陽電子が自由電子と結合する時に生じる消滅γ線(互いに反対方向に出る一対の511kevのγ線)を検出することによって断層画像などを形成する装置である。PET装置においてはリング状のアレイ検出器を有し、断層像が形成される。 In nuclear medicine diagnosis, a medicine containing a tracer as a radioactive element is introduced into a living body, and radiation from the living body is detected. Thereby, it is possible to diagnose the metabolic function, circulatory function, presence or absence of malignant tumor, etc. in the living body. As a nuclear medicine diagnostic apparatus for that purpose, a γ camera, a SPECT (single photon emission computed tomography) apparatus, a PET (positron emission tomography) apparatus, and the like are known. The SPECT apparatus is an apparatus that forms a tomographic image by CT calculation, and one having a plurality of planar detectors, one having a ring-shaped array detector, and the like are known. The PET apparatus is an apparatus that forms a tomographic image or the like by detecting annihilation γ-rays (a pair of 511 kev γ-rays emitted in opposite directions) generated when positrons emitted from positron nuclides combine with free electrons. The PET apparatus has a ring-shaped array detector and forms a tomographic image.
上記の核医学診断装置によって形成される画像は生体の活動を反映した「機能画像」であり、X線CT画像、MRI画像、超音波画像のように、生体の形態を表す「形態画像」ではない。形態画像によれば組織構造を把握できるが、その組織の性状、例えば腫瘍か悪性か良性かまでを画像上で特定、識別することは困難であり、あるいは、そのために熟練を要する。一方、機能画像の場合には、薬剤の活性によって生体内の活動の様子を画像化できるが、その機能画像だけから活性部位を認識するのは困難であり、あるいは、そのために熟練を要する。なお、機能画像は一般にリアルタイム性のない画像であり、リアルタイム観測には不向きである。 The image formed by the above nuclear medicine diagnostic apparatus is a “functional image” reflecting the activity of the living body, and in the “morphological image” representing the form of the living body, such as an X-ray CT image, an MRI image, and an ultrasonic image. Absent. Although the tissue structure can be grasped according to the morphological image, it is difficult to specify and identify the property of the tissue, for example, whether it is tumor, malignant or benign, on the image, or skill is required for that. On the other hand, in the case of a functional image, the state of activity in the living body can be imaged by the activity of the drug, but it is difficult to recognize the active site only from the functional image, or skill is required for that. Note that the functional image is generally an image having no real-time property and is not suitable for real-time observation.
下記特許文献1には、エミッション画像とMRI画像とを解剖学的な位置関係において正確に対応させた技術が記載されているが、超音波診断あるいは超音波画像の利用については何ら記載されていない。
The following
以上のように、機能画像と形態画像とは補間的な関係にあり、それらの両画像を形成して診断に役立てることが望まれる。ここで、形態画像としては、必要以上の放射線被ばくの回避、リアルタイム計測、システムコストなどの観点から、超音波画像を利用することが望まれる。 As described above, the functional image and the morphological image have an interpolative relationship, and it is desired to form both of these images and use them for diagnosis. Here, as a morphological image, it is desired to use an ultrasonic image from the viewpoints of avoiding unnecessary radiation exposure, real-time measurement, system cost, and the like.
本発明の目的は、核医学診断と超音波診断とを利用して、機能面及び形態面の両面から総合的に組織を診断できるようにすることにある。特に、生体内の組織形態との関係において活性部位の位置や分布などを正確に認識できるようにすることにある。 An object of the present invention is to enable comprehensive diagnosis of a tissue from both a functional aspect and a morphological aspect by using nuclear medicine diagnosis and ultrasonic diagnosis. In particular, the position and distribution of the active site can be accurately recognized in relation to the tissue form in the living body.
(1)後述する実施形態に係る医療診断システムは、放射性物質を含有した薬剤が投与された生体における三次元空間から放射線を検出し、三次元のボリュームデータを取得する放射線計測手段と、前記ボリュームデータが格納される記憶手段と、前記三次元空間内にビーム走査面を形成して受信信号を取得する超音波計測手段と、前記受信信号に基づいて、前記ビーム走査面に対応した超音波画像を形成する超音波画像形成手段と、前記三次元空間に対する前記ビーム走査面の座標情報に基づいて、前記記憶手段に格納されたボリュームデータから面データを抽出する抽出手段と、前記面データに基づいて、核医学画像を形成する核医学画像形成手段と、前記核医学画像と前記超音波画像とを合成して表示する表示処理手段と、を含む。 (1) A medical diagnostic system according to an embodiment to be described later includes a radiation measurement unit that detects radiation from a three-dimensional space in a living body to which a medicine containing a radioactive substance is administered and acquires three-dimensional volume data, and the volume Storage means for storing data; ultrasonic measurement means for forming a beam scanning plane in the three-dimensional space to obtain a received signal; and an ultrasonic image corresponding to the beam scanning plane based on the received signal On the basis of coordinate information of the beam scanning plane with respect to the three-dimensional space, extraction means for extracting surface data from volume data stored in the storage means, and based on the surface data Te, including a nuclear medicine image forming means for forming a nuclear medicine image, and display processing means for displaying by combining with the nuclear medicine images the ultrasound image.
上記構成によれば、放射線の計測によって三次元のボリュームデータが取得され、そのボリュームデータが記憶手段に格納される。一方、三次元空間に対してビーム走査面が形成され、そのビーム走査面上におけるエコーデータに基づいて超音波画像が形成される。ビーム走査面の座標情報に基づいて、ボリュームデータから面データが切り出され、その面データに基づいて核医学画像が形成される。面データが切り出される切断面の位置はビーム走査面の位置と空間的に同一であるのが特に望ましいが、変形例としてはビーム走査面に対して直交する切断面などを設定することも可能である。核医学画像と超音波画像とが同時表示される場合において、超音波画像と核医学画像とが空間的な対応関係にあるので、組織機能と組織形態とを併せて考慮して、組織の総合的な診断が可能となる。例えば、超音波画像上では腫瘍の存在が認識できてもそれが悪性であるか良性であるかまでを認識することは困難であるが、機能画像である核医学画像を併せて考慮することによって、その腫瘍の性質を認識できる。また、核医学画像それ自体から活性部位が認識できたとしても、その活性部位がどの臓器のどこの部位に相当するものであるのかまでは認識困難であるが、形態画像としての超音波画像を併せて考慮することによって、活性部位の形態を認識できる。核医学画像と超音波画像が重合して表示されれば例えば組織形態を背景として活性部位の位置や広がりを直感的に且つ正確に認識できる。核医学画像と超音波画像が並んで表示されれば、一方の画像内容によって他方の画像内容が隠れてしまってその部分の観察に支障が生じることを回避できる。それらの2つの表示タイプをユーザーによってあるいは自動的に選択できるように構成するのが望ましい。 According to the above configuration, three-dimensional volume data is acquired by measuring radiation, and the volume data is stored in the storage unit. On the other hand, a beam scanning surface is formed in the three-dimensional space, and an ultrasonic image is formed based on echo data on the beam scanning surface. Based on the coordinate information of the beam scanning plane, plane data is cut out from the volume data, and a nuclear medicine image is formed based on the plane data. It is particularly desirable that the position of the cut surface from which the surface data is cut out is spatially the same as the position of the beam scanning surface. However, as a modification, it is possible to set a cutting surface orthogonal to the beam scanning surface. is there. When a nuclear medicine image and an ultrasound image are displayed at the same time, the ultrasound image and the nuclear medicine image are in a spatial correspondence relationship. Diagnosis becomes possible. For example, even if the presence of a tumor can be recognized on an ultrasound image, it is difficult to recognize whether it is malignant or benign, but by taking into account a nuclear medicine image that is a functional image Recognize the nature of the tumor. Also, even if the active site can be recognized from the nuclear medicine image itself, it is difficult to recognize which part of the organ corresponds to the active site, but an ultrasonic image as a morphological image is used. By considering it together, the form of the active site can be recognized. If a nuclear medicine image and an ultrasound image are displayed in a superimposed manner, for example, the position and spread of the active site can be intuitively and accurately recognized against the background of tissue morphology. If the nuclear medicine image and the ultrasound image are displayed side by side, it can be avoided that the image content of one image is obscured by the image content of one image and the observation of that portion is hindered. It is desirable to be able to select these two display types by the user or automatically.
超音波画像はリアルタイム画像として形成されるのが望ましく、その場合、超音波の送受波を行うプローブを生体表面上で移動させると、それに伴って、超音波画像の内容が変化し、同時に、ボリュームデータから切り出される面データの位置も変化して核医学画像の内容も変化する。これにより、生体内の三次元空間において目的組織を形態面及び機能面からサーチし、その上でプローブの位置を固定して目的組織について総合診断を行える。 The ultrasonic image is preferably formed as a real-time image. In this case, when the probe for transmitting and receiving the ultrasonic wave is moved on the surface of the living body, the content of the ultrasonic image changes accordingly, and at the same time, the volume The position of the surface data cut out from the data also changes, and the content of the nuclear medicine image also changes. As a result, the target tissue is searched from the morphological and functional aspects in the three-dimensional space in the living body, and then the position of the probe is fixed, and comprehensive diagnosis of the target tissue can be performed.
上記の放射線計測手段は核医学診断装置として構成されるのが望ましい。その場合、核医学診断装置としてはPET装置を用いるのが望ましいが、SPECT装置などを用いることも可能である。いずれにしても三次元のボリュームデータを取得できる装置が用いられる。一般に、生体上の各走査位置においてスライスデータ(核医学診断画像としての断層画像に相当)が取得され、それらのスライスデータの集合としてボリュームデータが構成される。上記の記憶手段は、核医学診断装置あるいは超音波診断装置の内部に設けるようにしてもよいし、それらの外部に設けるようにしてもよい。ネットワーク上に核医学診断装置、超音波診断装置、画像データサーバーなどを接続して、相互間でデータの授受を行わせてもよい。超音波計測手段は望ましくは上記プローブを含むものであり、望ましくは、その超音波計測手段と超音波画像形成手段とにより超音波診断装置が構成される。表示処理手段は超音波診断装置内に設けるようにしてもよい。あるいは、表示処理プログラム及びそれを実行するプロセッサ(CPU)を備えたコンピュータとして表示処理手段を構成してもよい。 The radiation measuring means is preferably configured as a nuclear medicine diagnostic apparatus. In that case, it is desirable to use a PET apparatus as the nuclear medicine diagnostic apparatus, but it is also possible to use a SPECT apparatus or the like. In any case, an apparatus that can acquire three-dimensional volume data is used. In general, slice data (corresponding to a tomographic image as a nuclear medicine diagnosis image) is acquired at each scanning position on a living body, and volume data is configured as a set of the slice data. The storage means may be provided inside the nuclear medicine diagnostic apparatus or the ultrasonic diagnostic apparatus, or may be provided outside them. A nuclear medicine diagnostic apparatus, an ultrasonic diagnostic apparatus, an image data server, or the like may be connected to the network to exchange data between them. The ultrasonic measuring means preferably includes the probe, and preferably, the ultrasonic measuring apparatus and the ultrasonic image forming means constitute an ultrasonic diagnostic apparatus. The display processing means may be provided in the ultrasonic diagnostic apparatus. Alternatively, the display processing unit may be configured as a computer including a display processing program and a processor (CPU) that executes the display processing program.
なお、核医学診断によるボリュームデータの取得後に生体(患者)を移動させることなく、そのままの状態で超音波診断を行うようにしてもよいし、核医学診断によるボリュームデータの取得後に、生体を別の場所へ移動させて超音波診断を行うようにしてもよい。核医学診断における座標系と超音波診断における座標系との相互の空間的な関係が既知あるいは固定であるのが望ましく、必要に応じて、後述するキャリブレーション装置が設けられあるいはキャリブレーション処理が実行される。 It should be noted that the ultrasonic diagnosis may be performed as it is without moving the living body (patient) after the volume data is acquired by the nuclear medicine diagnosis, or the living body is separated after the volume data is acquired by the nuclear medicine diagnosis. The ultrasonic diagnosis may be performed by moving to the location. It is desirable that the spatial relationship between the coordinate system in the nuclear medicine diagnosis and the coordinate system in the ultrasonic diagnosis is known or fixed. If necessary, a calibration device described later is provided or the calibration process is executed. Is done.
(2)上記構成において、望ましくは、前記抽出手段は、前記座標情報に基づいて前記三次元空間において前記ビーム走査面と同一の位置にある切断面を特定する切断面特定手段と、前記ボリュームデータから前記切断面上のデータを前記面データとして切り出す面データ切り出し手段と、を含む。上記の切断面はビーム走査面に相当する面であり、ボリュームデータから切り出される面データは1画素の厚みをもったデータであってもよいし、複数画素分の厚みをもったデータであってもよい。必要に応じて面データに対して補間処理が適用される。 (2) In the above configuration, preferably, the extracting unit specifies a cutting plane specifying unit that specifies a cutting plane at the same position as the beam scanning plane in the three-dimensional space based on the coordinate information, and the volume data. And surface data cutout means for cutting out data on the cut surface as the surface data. The cut surface is a surface corresponding to the beam scanning surface, and the surface data cut out from the volume data may be data having a thickness of one pixel or data having a thickness of a plurality of pixels. Also good. Interpolation processing is applied to the surface data as necessary.
望ましくは、前記切断面特定手段は、前記ビーム走査面の座標情報をリアルタイムで認識して前記切断面を動的に特定し、前記面データ切り出し手段は、前記動的に特定される切断面について前記面データをリアルタイムで切り出し、前記超音波画像はリアルタイム画像である。この構成によれば、超音波画像がリアルタイム表示され、その超音波画像に空間的に対応する核医学画像が表示されるので、目的組織のサーチや三次元空間全体のサーチなどを容易に行える。 Preferably, the cutting plane specifying means recognizes the coordinate information of the beam scanning plane in real time and dynamically specifies the cutting plane, and the plane data cutout means is configured for the dynamically specified cutting plane. The surface data is cut out in real time, and the ultrasonic image is a real time image. According to this configuration, since an ultrasonic image is displayed in real time and a nuclear medicine image spatially corresponding to the ultrasonic image is displayed, a search for a target tissue or a search for the entire three-dimensional space can be easily performed.
望ましくは、前記表示処理手段は、前記核医学画像と前記超音波画像とを重合して合成画像を形成する。この構成によれば組織機能と組織形態とを直接的に関連づけて評価を行える。望ましくは、前記表示処理手段は、前記核医学画像と前記超音波画像とを並べて合成画像を形成する。この構成によれば各画像内容の全体が隠れることなく、明瞭に認識できる。 Preferably, the display processing unit superimposes the nuclear medicine image and the ultrasonic image to form a composite image. According to this configuration, the evaluation can be performed by directly associating the organizational function and the organizational form. Preferably, the display processing unit forms the composite image by arranging the nuclear medicine image and the ultrasound image. According to this configuration, the entire contents of each image can be clearly recognized without being hidden.
望ましくは、前記核医学画像は組織機能を表したカラーの二次元断層画像であり、前記超音波画像は組織形態を表した白黒の二次元断層画像である。 Preferably, the nuclear medicine image is a color two-dimensional tomographic image representing a tissue function, and the ultrasonic image is a black and white two-dimensional tomographic image representing a tissue form.
望ましくは、前記ビーム走査面を形成するプローブを位置決めして保持するロボットが設けられる。ロボットにおいて各関節部にエンコーダなどの位置センサを設け、これによりプローブ(あるいはビーム走査面)の位置及び姿勢を検出するように構成するのが望ましい。ロボットによらずに、ユーザーによって可搬型のプローブを把持して、そのユーザーによってプローブの移動や位置決めを行うようにしてもよい。その場合には、磁気センサなどを利用してプローブの位置及び姿勢を検出するのが望ましい。 Preferably, a robot for positioning and holding the probe forming the beam scanning surface is provided. It is desirable that a position sensor such as an encoder is provided at each joint portion in the robot so as to detect the position and posture of the probe (or beam scanning plane). Instead of using a robot, a user may hold a portable probe, and the user may move or position the probe. In that case, it is desirable to detect the position and orientation of the probe using a magnetic sensor or the like.
望ましくは、放射線計測における第1の座標系と超音波計測における第2の座標系との間の空間的関係を求めることにより、前記三次元空間に対する前記切断面の座標情報についてキャリブレーションを行うキャリブレーション装置が設けられる。この構成によれば、第1の座標系と第2の座標系との間の位置的関係が認識できるので、ビーム走査面に対応した切断面を正確に特定できる。キャリブレーションに当たっては、一方の座標系に他方の座標系を合わせてもよいし、切断面の座標を演算する際に座標補正を行うようにしてもよい。 Preferably, calibration is performed to calibrate the coordinate information of the cut surface with respect to the three-dimensional space by obtaining a spatial relationship between the first coordinate system in radiation measurement and the second coordinate system in ultrasonic measurement. A device is provided. According to this configuration, since the positional relationship between the first coordinate system and the second coordinate system can be recognized, the cut surface corresponding to the beam scanning surface can be accurately specified. In the calibration, one coordinate system may be matched with the other coordinate system, or coordinate correction may be performed when calculating the coordinates of the cut surface.
望ましくは、前記キャリブレーション装置は、前記放射線計測において前記生体と前記第1の座標系との間の第1の空間的関係を特定し、且つ、前記超音波計測において前記生体と前記第2座標系との間の空間的関係を特定する手段を含み、前記生体を基準として前記第1の座標系と前記第2の座標系とが空間的に関係付けられる。この構成によれば、生体を基準として各座標系が定義あるいは校正されるので、核医学診断と超音波診断とが異なる場所で行われていても、つまり核医学診断装置と超音波診断装置との位置的関係が不明であっても、切断面の座標を正確に演算することが可能となる。つまり、超音波画像に対して核医学画像を正確に位置決めできる。 Preferably, the calibration device specifies a first spatial relationship between the living body and the first coordinate system in the radiation measurement, and the living body and the second coordinate in the ultrasonic measurement. Means for specifying a spatial relationship with the system, and the first coordinate system and the second coordinate system are spatially related with respect to the living body as a reference. According to this configuration, since each coordinate system is defined or calibrated with respect to the living body, even if the nuclear medicine diagnosis and the ultrasonic diagnosis are performed in different places, that is, the nuclear medicine diagnosis apparatus and the ultrasonic diagnosis apparatus Even if the positional relationship is unknown, it is possible to accurately calculate the coordinates of the cutting plane. That is, the nuclear medicine image can be accurately positioned with respect to the ultrasonic image.
望ましくは、前記空間的関係を特定する手段は、前記生体における少なくとも1つの部位に設けられた少なくとも1つの位置マーカーと、前記放射線計測及び前記超音波計測の際に前記位置マーカーの座標を検出するマーカー座標検出器と、を含む。この構成によれば、位置マーカーの座標を基準として座標系を定義できる。位置マーカーの位置の他にその姿勢あるいは向きを検出できない場合、生体に対して複数の位置マーカーを設けて、それらの位置関係から生体の基準座標系を認識できる。この場合、3つ以上の位置マーカーによって直交三軸が定義されるのが望ましいが、生体が水平に横たわっている等の条件が満たされる場合には1つ又は2つの位置マーカーを設けることもできる。また、生体の各部位の位置を検出するためにより多くの位置マーカーを設けるようにしてもよい。位置マーカーの座標は磁気的検出、電気的検出、機械的検出などの手法によって特定される。なお、核医学診断時における複数の位置マーカーの座標パターンと超音波診断時における複数の位置マーカーの座標パターンとの相互比較から、生体の姿勢の異同などを判定するようにしてもよい。 Preferably, the means for specifying the spatial relationship detects at least one position marker provided at at least one site in the living body, and coordinates of the position marker at the time of the radiation measurement and the ultrasonic measurement. A marker coordinate detector. According to this configuration, the coordinate system can be defined based on the coordinates of the position marker. If the posture or orientation cannot be detected in addition to the position of the position marker, a plurality of position markers are provided on the living body, and the reference coordinate system of the living body can be recognized from their positional relationship. In this case, it is desirable that the three orthogonal axes are defined by three or more position markers, but one or two position markers can also be provided when a condition such as a living body lying horizontally is satisfied. . Further, more position markers may be provided to detect the position of each part of the living body. The coordinates of the position marker are specified by techniques such as magnetic detection, electrical detection, and mechanical detection. It should be noted that a difference in posture of the living body may be determined from a mutual comparison between the coordinate patterns of the plurality of position markers at the time of nuclear medicine diagnosis and the coordinate patterns of the plurality of position markers at the time of ultrasonic diagnosis.
望ましくは、前記キャリブレーション装置は、前記放射線計測における前記位置マーカーの座標と前記超音波計測における前記位置マーカーの座標とに基づいて、前記ビーム走査面と前記切断面とを空間的に一致させるための座標補正処理を実行する補正手段を含む。 Preferably, the calibration device spatially matches the beam scanning plane and the cut plane based on the coordinates of the position marker in the radiation measurement and the coordinates of the position marker in the ultrasonic measurement. The correction means for executing the coordinate correction process is included.
(3)後述する実施形態に係る医療診断システムは、放射性物質を含有した薬剤が投与された生体を機能面及び形態面から総合診断するための核医学診断装置及び超音波診断装置を含む医療診断システムであって、前記核医学診断装置は、前記生体における三次元空間から放射線を検出し、三次元のボリュームデータを取得する放射線計測手段を含み、前記超音波診断装置は、前記三次元空間内にビーム走査面を形成して受信信号を取得する超音波計測手段と、前記受信信号に基づいて、組織形態を表現した形態画像としての超音波画像を形成する超音波画像形成手段と、を含み、当該医療診断システムは、更に、前記ボリュームデータから前記ビーム走査面と同じ位置にある切断面の面データを抽出する抽出手段と、前記面データに基づいて、組織機能を表現した機能画像としての核医学画像を形成する核医学画像形成手段と、前記核医学画像と前記超音波画像とを合成して合成画像を表示する表示処理手段と、を含み、前記生体に対して前記ビーム走査面を移動させると、前記超音波画像の内容が変化し、それに伴って、前記核医学画像の内容が変化する。 (3) A medical diagnosis system according to an embodiment to be described later includes a medical diagnosis apparatus including a nuclear medicine diagnosis apparatus and an ultrasonic diagnosis apparatus for comprehensively diagnosing a living body to which a medicine containing a radioactive substance is administered in terms of function and form. The nuclear medicine diagnosis apparatus includes radiation measurement means for detecting radiation from a three-dimensional space in the living body and acquiring three-dimensional volume data, and the ultrasonic diagnosis apparatus is in the three-dimensional space. An ultrasonic measurement unit that forms a beam scanning surface to obtain a reception signal, and an ultrasonic image formation unit that forms an ultrasonic image as a morphological image representing a tissue form based on the reception signal. The medical diagnostic system further includes extraction means for extracting surface data of a cut surface at the same position as the beam scanning surface from the volume data, and based on the surface data A nuclear medicine image forming means for forming a nuclear medicine image as a functional image expressing a tissue function, and a display processing means for combining the nuclear medicine image and the ultrasound image to display a composite image, When moving the beam scanning plane with respect to the living body, the content of the ultrasound image is changed, with it, the contents of the nuclear medicine image you change.
(4)後述する実施形態に係る画像処理装置は、放射性物質を含有した薬剤が投与された生体における三次元空間から放射線を検出し、三次元のボリュームデータを取得する核医学診断装置と、前記三次元空間内にビーム走査面を形成して、そのビーム走査面に対応した超音波画像を形成する超音波診断装置と、を含む医療診断システムで用いられる画像処理装置であって、前記ビーム走査面の座標情報に基づいて、前記ボリュームデータから面データを抽出する抽出手段と、前記面データに基づいて形成される核医学画像と前記超音波画像とを合成して合成画像を表示する表示処理手段と、を含む。
(4) An image processing apparatus according to an embodiment to be described later detects a radiation from a three-dimensional space in a living body to which a medicine containing a radioactive substance is administered, and acquires three-dimensional volume data. An image processing apparatus for use in a medical diagnostic system, comprising: an ultrasonic diagnostic apparatus that forms a beam scanning plane in a three-dimensional space and forms an ultrasonic image corresponding to the beam scanning plane; Extraction means for extracting surface data from the volume data based on surface coordinate information, and display processing for displaying a combined image by combining the nuclear medicine image formed based on the surface data and the ultrasound image and means, the including.
上記したように、表示処理手段は、核医学診断装置又は超音波診断装置の中に組み込まれ、あるいは、コンピュータなどの独立した画像処理装置として構成される。 As described above, the display processing means is incorporated in the nuclear medicine diagnostic apparatus or the ultrasonic diagnostic apparatus, or is configured as an independent image processing apparatus such as a computer.
以上説明したように、本発明によれば、核医学診断と超音波診断とを利用して、機能面及び形態面の両面から総合的に組織を診断できる。特に、生体内の組織形態との関係において活性部位の位置や分布などを正確に認識できる。 As described above, according to the present invention, a tissue can be comprehensively diagnosed from both functional and morphological aspects by using nuclear medicine diagnosis and ultrasonic diagnosis. In particular, the position and distribution of the active site can be accurately recognized in relation to the tissue form in the living body.
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
図1には、本発明に係る医療診断システムの好適な実施形態が示されており、図1はその全体構成を示す斜視図である。この医療診断システムは、PET装置として構成される核医学診断装置10、超音波診断装置12、及び、プローブ位置決め機構としてのロボット90を有している。
FIG. 1 shows a preferred embodiment of a medical diagnosis system according to the present invention, and FIG. 1 is a perspective view showing the entire configuration thereof. This medical diagnostic system includes a nuclear medicine
核医学診断装置10は、図においてx方向に移動走査されるベッド35を有している。このベッド35には、放射性物質を有する薬剤が投与された患者としての生体が載置される。その放射性物質はポジトロンを放出する放射性同位元素である。周知のように、ポジトロンは周囲の電子と結合して一対の消滅γ線(511keV)を生成する。その一対の消滅γ線は180度の角度をもって互いに反対方向に出るものである。
The nuclear
ガントリ37は、リング状の放射線検出部を有しており、生体をx方向に順次移動させながら各位置において放射線検出部によって放射線の検出を行うことにより各位置ごとに核医学画像データとしての断層画像情報を取得することができる。詳しくは、ベッド35はガントリ37における空洞部37A内に差し込まれ、リング状の放射線検出部の各検出器から放射線の入射位置を得、核医学画像の取得が行われる。
The gantry 37 has a ring-shaped radiation detection unit, and detects the radiation by the radiation detection unit at each position while sequentially moving the living body in the x direction. Image information can be acquired. Specifically, the
超音波診断装置12は、本体14及びプローブ16を有している。プローブ16はプローブケーブルによって本体14に接続されており、後述するロボット90によりプローブ16が保持されている。本体12には表示部18及び入力部20が設けられている。入力部20は操作パネルによって構成されている。
The ultrasonic
ロボット90は上述したようにプローブ位置決め機構として機能し、支柱24に連結された複数のアーム26,27,28を有している。またアーム30の先端にはプローブホルダ29が設けられ、そのプローブホルダ29によってプローブ16が保持されている。図1において例示されるように各アームは所望の方向へ移動させることができ、これによって生体上においてプローブ16を任意の位置及び姿勢で当接することができる。ロボット90としては各種の機構を採用することができるが、ユーザーによってプローブ16を把持して生体へ当接し、そのプローブの位置及び姿勢を磁場発生器及び磁気センサなどを利用して検出するようにしてもよい。
As described above, the
図1においては、核医学診断装置10と超音波診断装置12とが互いに近づけて配置されているが、それぞれの装置を別室に設けるようにしてもよい。すなわち、核医学診断を実行した後に、患者を別の場所へ移動させ、その場所において患者の超音波診断を行うようにしてもよい。
In FIG. 1, the nuclear medicine
図2には、本実施形態の医療診断システムにおける各構成がブロック図として示されている。 FIG. 2 is a block diagram showing each configuration in the medical diagnosis system of the present embodiment.
核医学診断装置10において、リング状の検出部34によって、符号38A,38Bで示されるように生体36から放出された一対の消滅γ線が検出される。検出部34の各センサの配置から入射したγ線の位置に関するデータを得る。得られたデータ群を再構成して以下に説明するように核医学画像データを生成することができる。このため、信号処理部50において、タイミング処理あるいは信号増幅等の処理がなされ、画像形成部52においては信号処理部50から出力される信号に基づいて核医学画像としての断層画像が構成される。その断面に相当するデータは制御部54に送られる。制御部54は各位置において取得された断層画像データ(スライスデータ)を並べて集合させ、これによって三次元のボリュームデータを構築する。そのボリュームデータは制御部54からネットワーク30を介してデータ記憶装置31へ転送される。
In the nuclear medicine
ベッド駆動機構42は、上述したベッドを移動させるための機構であり、生体を順次搬送しつつ上述したようにスライスデータが取得され、各位置におけるスライスデータを集合させることによって上記のボリュームデータが構成される。制御部54はガントリ駆動機構40に対して制御信号48を与えており、またベッド駆動機構42に対して制御信号44を与えている。またベッド駆動機構42から制御部40へ座標情報46が出力されている。これは各スライスデータの位置を特定するための情報である。
The
ネットワーク30には、核医学診断装置10、超音波診断装置12、データ記憶装置31及びキャリブレーション装置32が接続されている。もちろん、そのようなネットワーク30を介すことなく相互の装置間で必要な信号の授受を行うようにしてもよい。データ記憶装置31はボリュームデータを蓄積する画像データサーバとして機能する。データ記憶装置31は、ボリュームデータを記憶した記憶媒体82とデータ管理部80とを有している。データ管理部80は記憶媒体82上に格納されたボリュームデータを管理する。
Connected to the
超音波診断装置12は、送受波器として機能するプローブ16を有する。このプローブ16によって超音波ビームが形成され、その超音波ビームを電子的に走査することによって走査面が形成される。もちろん、このプローブ16が2Dアレイ振動子を有し、三次元データ取込空間を形成するものであってもよい。
The ultrasonic
送受信部56は送信ビームフォーマー及び受信ビームフォーマーとして機能する。送信部56からプローブ16内に設けられたアレイ振動子に対して複数の送信信号が供給される。また、そのアレイ振動子から出力される複数の受信信号は送受信部56において整相加算処理され、これによって整相加算後の受信信号が画像形成部58へ出力される。画像形成部58は、デジタルスキャンコンバータ(DSC)などによって構成され、エコーデータに基づいて二次元断層画像としてのBモード画像を形成する。その画像データが表示処理部60へ出力される。
The transmission /
制御部62は超音波診断装置12における各構成の動作制御を行っている。またロボット90から出力される座標情報70に基づきプローブあるいは走査面の位置及び姿勢を認識している。制御部62は本実施形態において面データ取得部64を有している。この面データ取得部64は現在の走査面の位置に対応する三次元空間における切断面を特定し、その切断面に相当する面データをボリュームデータから切り出して取得するものである。したがって、制御部62からデータ記憶装置31へ面データのアドレスを指定する情報が送られ、データ管理部80はその情報に基づいてボリュームデータから面データを切り出してそれを超音波診断装置12側へ送信する。取得された面データは面データ取得部64を経由して表示処理部60へ出力される。
The
本実施形態においてはロボット90はマニュアルによって駆動されている。すなわちユーザーによってプローブの位置及び姿勢が自在に設定されている。一方、ロボット90の各関節部にアクチュエータあるいはモータなどを設け、制御部62の制御によってロボット90の動きをコントロールするようにしてもよい。その場合の制御信号が符号72で示されている。グラフィック画像形成部66は、制御部62から渡される情報に基づいて、超音波画像あるいは核医学診断画像に合成されるグラフィック画像を生成し、そのデータを表示処理部60へ出力する。入力部20は上記のように操作パネルなどによって構成され、ユーザーによって入力された情報が制御部62に渡される。表示処理部60は、本実施形態において、面データ取得部64によって取得された面データに基づいてカラーの核医学画像を形成する機能、画像形成部58によって形成された白黒の超音波画像と上記のカラーの核医学画像とを合成して合成画像を形成する機能、などを有している。合成画像の画像データは表示部18に送られ、表示部18においては合成画像が表示される。合成画像には必要に応じてグラフィック画像が含まれる。
In this embodiment, the
キャリブレーション装置32は、核医学診断すなわち放射線計測における第1の座標系と、超音波診断すなわち超音波計測における第2の座標系との間における空間的関係を特定して、2つの座標系を結び付け、これにより走査面に対応する切断面を正確に演算するために機能する。後に説明するように、生体を基準として第1の座標系及び第2の座標系が定義あるいは校正されるようになっており、これによって核医学診断と超音波診断との間で生体の移動や姿勢変化があったとしても走査面に対応して正確な面データの抽出を行えるようになっている。
The
図3には、図1に示したロボット90についてより具体的な構成例が示されている。以下に図3に示されるロボット90Aについて説明する。
FIG. 3 shows a more specific configuration example of the
ロボット90Aは既に説明したように複数のアーム100,102,104などを有している。また各アーム100,102,104間及びアーム104とプローブホルダ98との間には関節部106,108,110が設けられている。各関節部106,108,110にはエンコーダ114,116,118,120が設けられ、更にプローブホルダ98においてもプローブ96を回転駆動する関節部112に対して2つの軸の回転角度を検出するエンコーダ122,124が設けられている。このように、ロボット90Aにおける各可動部分ごとにエンコーダを設けることにより、結果としてプローブ96の空間的な位置や姿勢を検出することが可能であり、すなわち走査面の位置及び姿勢を特定することが可能となる。図3に示される構成はもちろん一例であって、他の構成を採用するようにしてもよい。
As described above, the
図4には、表示処理部60の処理内容が概念的に示されている。核医学画像を取得した際の座標情報及び超音波診断時におけるプローブの座標情報並びにそれらの空間的関係については管理されており、そのような情報に基づいて符号201で示されるようにボリュームデータ200における切り出し面すなわち切断面202を演算することができる。この場合においては後に説明するようにキャリブレーション情報が考慮される。ボリュームデータ200において切り出し面が特定されると、すなわち走査面に合致する位置の切断面202が特定されると、その切断面202上のデータが面データ204として表示処理部60へ送られる。表示処理部60では、面データ204に対して加工処理206を実行し、これによって機能画像208を形成する。加工処理206としては例えばカラー変換などをあげることができ、その場合においてはカラー変換テーブル210が参照される。生体組織の機能が色相に対応付けられ、これによってカラーの核医学画像として機能画像208が構成される。
FIG. 4 conceptually shows the processing contents of the
その一方、超音波診断により二次元断層画像として形態画像212が生成される。機能画像208と形態画像212とを並べて合成することによって合成画像214が構成される。その一方において機能画像208と形態画像212とを重ねて合成することによって合成画像216が構成される。この場合において合成画像214,216には更にグラフィック画像218を合成するようにしてもよい。
On the other hand, a
図5には白黒の形態画像222に対してカラーの機能画像224を重合合成して構成された合成画像220が示されている。プローブを移動させると、生体における走査面の位置が変化するため、形態画像222の内容も変化する。また、これに追従して、走査面に対応する切断面がリアルタイムで更新され、その切断面に対応する面データ204がリアルタイムで取得されることになり、その結果、形態画像222に合成される機能画像224の内容も変化することになる。したがってある走査面上における組織の活性をその形態と共に評価することが可能となる。符号226はガイダンス表示を表しており、それは三次元空間と切断面との位置関係を模式的に表したものである。プローブを移動させると切断面も変動し、ガイダンス表示の内容も変化する。
FIG. 5 shows a composite image 220 formed by superimposing a color
図6には、機能画像230と形態画像232とを並べてなる合成画像228が示されている。図5に示したような合成画像220の場合、背景として存在する形態画像の内容が必ずしも明確に認識できないような場合であっても、図6に示すように並列表示することにより、組織機能と組織形態とを両者それぞれ正確に認識することができる。ただし、図5に示す実施形態によれば形態を背景として組織機能を直接認識することができるので、その意味において図6に示した表示内容よりもより正確に対応関係を認識できる。
FIG. 6 shows a
以下に、図7を用いて、参考までに、三次元空間における走査面位置(切断面位置に相当)の特定の仕方について説明する。以下に示す手法は例示であり、それ以外の各種の手法を用いることができる。 Hereinafter, for reference, a method for specifying the scanning plane position (corresponding to the cutting plane position) in the three-dimensional space will be described with reference to FIG. The methods described below are examples, and various other methods can be used.
図7の(A)において、原点Peは、xyz空間の原点であって、複数のアームからなるアーム列の始点に相当する。xyz空間内で、原点Peから長さL1の第1アームを介して特定されるのが点P1である。また、その点P1から長さL2の長さをもった第2アームを介して特定されるのが点P2である。実際にはより多くのアームが存在しているが、ここでの計算においては2つのアームを対象とする。ちなみに、原点Peと点P1を両端とする第1アームは、z軸を中心として回転可能である。その回転角度をθ1と定義する。点P1と点P2を両端とする第2アームについては、θ1=0の場合にxz平面上で回転する。その回転角度をθ2とする。 In (A) of FIG. 7, the origin P e is an origin of the xyz space, corresponds to the start point of the arm sequence comprising a plurality of arms. Within xyz space, as identified through a first arm of a length L 1 from the origin P e is a point P 1. Also, the point through a second arm having a length of a length L 2 from P 1 that is identified a point P 2. Actually, there are more arms, but in this calculation, two arms are targeted. Incidentally, the first arm having the origin Pe and the point P 1 as both ends can rotate around the z axis. The rotation angle is defined as θ 1 . The second arm having both ends of the points P 1 and P 2 rotates on the xz plane when θ 1 = 0. The rotation angle is θ 2 .
点P1の座標は上記条件から次の通りである。 The coordinates of the point P 1 are as follows from the above conditions.
P1(x1,y1,z1)=P1(0,0,L1) ・・・(1) P 1 (x 1 , y 1 , z 1 ) = P 1 (0, 0, L 1 ) (1)
次に、P2の座標であるP2(x2,y2,z2)を求める。xz平面への長さL2の写像をL2’とすると、x2,z2の値は以下のように導かれる。 Next, P 2 (x 2 , y 2 , z 2 ) which is the coordinate of P 2 is obtained. If the mapping of the length L 2 to the xz plane is L 2 ′, the values of x 2 and z 2 are derived as follows.
x2=x1+L2’sinθ2 ・・・(2) x 2 = x 1 + L 2 'sin θ 2 (2)
z2=z1+L2’cosθ2 ・・・(3) z 2 = z 1 + L 2 'cos θ 2 (3)
ここで、
L2’=L2cosθ1 ・・・(4)
であるので、x1=0、z1=L1より、以下となる。
here,
L 2 '= L 2 cos θ 1 (4)
Therefore, from x 1 = 0 and z 1 = L 1 , the following is obtained.
x2=L2cosθ1sinθ2 ・・・(5) x 2 = L 2 cos θ 1 sin θ 2 (5)
z2=L1+L2cosθ1cosθ2 ・・・(6) z 2 = L 1 + L 2 cos θ 1 cos θ 2 (6)
xy平面へのL2の写像をL2”とすると、y2は以下のように導かれる。 When a mapping L 2 to the xy plane and L 2 ", y 2 is derived as follows.
y2=y1+L2”sinθ1 ・・・(7) y 2 = y 1 + L 2 ”sin θ 1 (7)
ここで、
L2”=L2sinθ2 ・・・(8)
であるので、y1=0より、以下のようになる。
here,
L 2 ″ = L 2 sin θ 2 (8)
Therefore, from y 1 = 0, the following is obtained.
y2=L2sinθ1sinθ2 ・・・(9) y 2 = L 2 sin θ 1 sin θ 2 (9)
以上をまとめると、P2の座標は次の通りである。 In summary, the coordinates of P2 are as follows.
P2(x2,y2,z2)=
P2(L2cosθ1sinθ2,
L2sinθ1sinθ2,
L1+L2cosθ1cosθ2) ・・・(10)
P 2 (x 2 , y 2 , z 2 ) =
P 2 (L 2 cos θ 1 sin θ 2 ,
L 2 sin θ 1 sin θ 2 ,
L 1 + L 2 cos θ 1 cos θ 2 ) (10)
よって、各アームについてアーム長さと角度を順次利用して、各アームの端点(原点から遠い方の端点)の座標を演算できる。これにより、3つ以上のアームが連結されていても、最後のアームの端点Pnの座標を容易に求めることができる。その端点Pnは、プローブあるいは走査面を定義する際の原点あるいは基準点となる。 Therefore, the coordinates of the end points (end points far from the origin) of each arm can be calculated by sequentially using the arm length and angle for each arm. Thereby, even if three or more arms are connected, the coordinates of the end point P n of the last arm can be easily obtained. The end point P n is an origin or a reference point when defining a probe or a scanning plane.
さて、図7の(B)において、直交する2つの軸234,236はx軸、y軸及びz軸の内で2つ軸に相当する。それらの軸234,236の交差点が上記のプローブ原点Pnである。ここで、軸234周りのプローブの回転角度をαとする。軸236’は、軸236がαだけ回転したものである。その軸236’周りのプローブの回転角度をβとする。上記αによって定義される点をPaとし、上記βによって定義される点をPdとする。
In FIG. 7B, two
各点は、以下のように各軸上の成分を有する。 Each point has a component on each axis as follows.
Pn(xn,yn,zn)
Pa(xa,ya,za)
Pd(xd,yd、zd)
P n (x n , y n , z n )
P a (x a , y a , z a )
P d (x d , y d , z d )
走査面は上記の三点を通過する平面として定義できるので、以下のように置き換えが可能である。 Since the scanning plane can be defined as a plane passing through the above three points, it can be replaced as follows.
axn×byn×czn+D=0 ・・・(11) ax n × by n × cz n + D = 0 (11)
axa×bya×cza+D=0 ・・・(12) ax a × by a × cz a + D = 0 (12)
axd×byd×czd+D=0 ・・・(13) ax d × by d × cz d + D = 0 (13)
Pn,Pa,Pdが与えられると、未知数a,b,c,Dに対して、数式が3つであるので、未知数a,b,cはそれぞれDを用いて以下のように表すことができる。 Given P n , P a , and P d, there are three mathematical formulas for the unknowns a, b, c, and D. Therefore, the unknowns a, b, and c are expressed as follows using D, respectively. be able to.
a=t1D ・・・(14) a = t 1 D (14)
b=t2D ・・・(15) b = t 2 D (15)
c=t3D ・・・(16) c = t 3 D (16)
上記を用いて、走査面を定義する式は以下の通りとなる。 Using the above, the formula defining the scan plane is:
t1x+t2y+t3z+1=0 ・・・(17) t 1 x + t 2 y + t 3 z + 1 = 0 (17)
以上のように、プローブ原点と走査面の定義に基づいて、三次元空間内において、走査面の座標、つまりボリュームデータに対する切断面の座標を演算することが可能である。 As described above, the coordinates of the scanning plane, that is, the coordinates of the cutting plane with respect to the volume data can be calculated in the three-dimensional space based on the definition of the probe origin and the scanning plane.
図8には三次元のボリュームデータ200が示されている。そのボリュームデータはデータ記憶空間に相当する。ボリュームデータは図示の例では生体36の全体あるいは主要部をカバーしているが、生体の一部分についてボリュームデータを取得してもよい。上記のように、切断面の座標が演算されると、図9に示されるように、上記の3点で特定される平面として切断面が特定され、その切断面上のデータ(面データ)を読み出すことによって核医学画像を形成できる。すなわち、任意断層画像を構成できる。なお、切断面の座標演算手法については上記に限られずに各種の手法を用いることができる。
FIG. 8 shows three-
次に、キャリブレーションについて説明する。 Next, calibration will be described.
核医学診断時における生体の位置及び姿勢がそのまま維持されて超音波診断が行われる場合(「生体不変の場合」)であっても、核医学診断における第1座標系と超音波診断における第2座標系との関係が既知あるいは固定でなければ、ボリュームデータに対する切断面の座標を正確に特定することはできなくなる。そこで、図10に示すように、核医学診断装置10とロボット90とを連結機構240によって連結し、両者が所定の位置関係となるようにしてもよい。ここでは、連結機構240は核医学診断装置10側に設けられた係合部240Aと、ロボット90側に設けられた係合部240Bとで構成されている。また図11に示すように、核医学診断装置10とロボット90とを共通ベース242上に搭載し、両者が物理的に一体化されてもよい。この構成によれば、2つの座標系あるいは原点を空間的に関連付けあるいは常に一致させることができる。
Even when the ultrasound diagnosis is performed while maintaining the position and posture of the living body at the time of the nuclear medicine diagnosis (“in the case of no change in the living body”), the first coordinate system in the nuclear medicine diagnosis and the second in the ultrasound diagnosis. Unless the relationship with the coordinate system is known or fixed, the coordinates of the cutting plane with respect to the volume data cannot be specified accurately. Therefore, as shown in FIG. 10, the nuclear
一方、生体位置等が変動する場合(「生体変動の場合」)においては、例えば、核医学診断と超音波診断とを別室でそれぞれ遂行するような場合、あるいは、核医学診断の後に患者がベッドから一旦離れてから再びベッドに横たわって超音波診断するような場合においては、生体自体の位置及び姿勢が維持されていないので、切断面の座標を特定できず、あるいは、本来表示すべき部位の核医学画像とは別の部位の核医学画像が表示されてしまうという問題がある。 On the other hand, when the position of the living body fluctuates ("in the case of living body fluctuation"), for example, when the nuclear medicine diagnosis and the ultrasonic diagnosis are performed in separate rooms, or after the nuclear medicine diagnosis, In the case of making an ultrasonic diagnosis by lying on the bed again after leaving, the position and posture of the living body itself are not maintained, so the coordinates of the cut surface cannot be specified, or the part to be originally displayed There is a problem that a nuclear medicine image of a part different from the nuclear medicine image is displayed.
そこで、図12に示すようなキャリブレーション装置32を用いれば上記の問題に対処できる。図12において、生体36としての患者はベッド246上に載置されている。ベッド246は、ここでは超音波診断時に用いられるものを示したが、核医学診断時において用いられるベッド35にも同様の機構が搭載される。ベッド246には、水平面上に二次元配列された複数の検出要素250aからなる検出部250が設けられている。一方、患者においては、1又は複数の所定箇所に位置マーカー252a〜252dが取り付けられている。例えば、頭頂部、手首、大腿部、足首などに位置マーカーが設けられる。この場合、核医学診断及び超音波診断において支障が生じないような位置に位置マーカーを取り付けるのが望ましい。例えば、腹部診断の場合には頸部と足首などに設け、頸部を診断する場合には腹部と足首などに設けるのが望ましい。
Thus, the use of a
各位置マーカー252a〜252dは、コイル及びコンデンサからなる共振回路を有する。各位置マーカーごとに共振周波数を異ならせて、それぞれを識別できるように構成するのが望ましい。一方、各検出要素250aは、交流磁界を生成するコイルを含む。検出部250には、切替器256を介して発振回路254及び整流回路258が接続され、検出要素250が1つずつ選択されて、その選択された検出要素250aに発振信号が供給され、またそこからの出力信号が整流回路258へ送られる。整流された信号は信号処理回路262へ入力される。その信号処理回路は、各検出要素250aごとの検出値の大きさを比較して、もっとも大きな検出値を得た特定の検出要素の座標に基づいて、探索対象となった特定の共振周波数を有する位置マーカーの水平座標を特定する。制御回路260は、切替器256の動作及び発振周波数の制御を行っており、また外部装置との間で通信を行う。更に、核医学診断時における患者位置と超音波診断時における患者位置とが不一致であることを判定して座標補正量(キャリブレーションデータ)の演算を行う。もちろん、患者を基準として第1座標系及び第2座標系をそれぞれ個別的にキャリブレーションするようにしてもよい。
Each
図12に示す構成の動作を説明すると、ある周波数をもった発振信号が複数の検出要素250aに順次供給され、各検出要素250aごとに検出値が求められる。具体的には、発振信号が供給された検出要素において交流磁界が発生し、位置マーカーにおける共振回路中に誘導エネルギーが誘起されて電磁エネルギーが蓄積される。そして、共振回路を流れる共振電流によって発生する磁界によって、検出要素のコイルに誘起した誘起電圧が整流回路にて整流され、信号処理回路へ送られる。信号処理回路262により、各検出要素の検出値の大きさから、当該周波数を共振周波数としている位置マーカーの水平座標が特定される。この過程が周波数を切り換えつつ繰り返し実行されると、最終的に、各位置マーカーの水平座標を特定できる。つまり、患者の位置を特定でき、また患者の姿勢に関する情報を取得できる。
The operation of the configuration shown in FIG. 12 will be described. An oscillation signal having a certain frequency is sequentially supplied to a plurality of detection elements 250a, and a detection value is obtained for each detection element 250a. Specifically, an alternating magnetic field is generated in the detection element supplied with the oscillation signal, and induced energy is induced in the resonance circuit in the position marker to accumulate electromagnetic energy. Then, the induced voltage induced in the coil of the detection element is rectified by the rectifier circuit by the magnetic field generated by the resonance current flowing through the resonance circuit and sent to the signal processing circuit. The
制御回路260は、核医学診断時における位置マーカーの座標情報と、超音波診断時における位置マーカーの座標情報とをつき合わせて、切断面の位置が走査面の位置に位置的に合致するためのキャリブレーションデータの演算を行う。そのキャリブレーションデータは切断面の座標演算に用いられるものである。例えば、キャリブレーションデータが水平方向のオフセット量を表す場合、それを補正値として用いて切断面の正確な位置が特定される。また、制御回路260は、核医学診断時における生体の姿勢と超音波診断時における生体の姿勢との不一致を判定してアラームを出力する機能を有する。つまり、姿勢が許容できない程度変化している場合、キャリブレーションデータの信頼性が低下してしまうおそれがあるため、そのような場合にユーザーに警告を発生させるものである。そのようなアラームを契機として、患者の姿勢を核医学診断時と同様のものに修正することを促すことができる。
The
上記で説明した構成においては、核医学診断時におけるベッド高さと超音波診断時におけるベッド高さとが同一である前提条件の下で、生体についての水平方向の座標が特定されていたが、更に垂直方向についても生体についての座標を得るようにしてもよい。 In the configuration described above, the horizontal coordinate for the living body is specified under the precondition that the bed height at the time of nuclear medicine diagnosis and the bed height at the time of ultrasonic diagnosis are the same. You may make it obtain the coordinate about a biological body also about a direction.
図13には、キャリブレーションの方法が概念的に示されている。符号270は生体に基づく基準座標系を表している。すなわち、この基準座標系は生体自体によって定義されるものであり、生体が移動しても不変である。その一方において、放射線計測時における第1の座標系272と超音波計測時における第2の座標系274とが存在する。そのような第1の座標系272と第2の座標系274とが完全に一致しているのであれば切断面の特定284は正確となるが、それらの座標系272,274が独立して構成されている場合にはキャリブレーションが必要となる。すなわち、第2の座標系274上において定義される走査面の位置282から符号284で示されるように切断面を特定する場合においてその切断面をより正確に特定するためにはC3あるいはC4で示されるようなキャリブレーションを行うのが望ましい。ちなみに符号280は第1の座標系272において取得されたボリュームデータを表しており、そのボリュームデータ280上における切断面の特定284によって面データが取得される。一方、走査面に関してはその走査面上のエコーデータが取得される。
FIG. 13 conceptually shows a calibration method.
図12に示したようなキャリブレーション装置を用いれば、生体を基準としてその生体と第1の座標系との間における第1の空間的な関係276を特定することができる。そして、そのような第1の空間的な関係276を用いてC1で示されるように第1の座標系272を補正するようにしてもよいし、C3で示されるように切断面の特定284に当たってのリファレンスデータとしてもよい。これは第2の座標系274についても同様であり、生体を基準として生体と第2の座標系274と間における第2の空間的関係278を特定し、それをC2で示されるように第2の座標系274の補正データとし、あるいはC4で示されるように切断面の特定284にあたって利用するようにしてもよい。
If the calibration apparatus as shown in FIG. 12 is used, the first spatial relationship 276 between the living body and the first coordinate system can be specified using the living body as a reference. Then, using the first spatial relationship 276, the first coordinate
図13に示すような手法によれば、患者が移動した場合などにおいてもその患者自身を基準として各座標系が定義されるため、走査面の実際の位置に完全に一致した切断面を演算して正確な面データを取得できるという利点がある。なお図4に示した画像合成処理についてはネットワーク上に存在するコンピュータなどに行わせるようにしてもよい。図2に示したデータ記憶装置31は核医学診断装置10内に設けるようにしてもよいし、超音波診断装置12内に設けるようにしてもよい。いずれにしても超音波画像を表示した場合においてその超音波画像と共にあるいはその上に同一位置関係にある核医学画像が表示されるように構成するのが望ましい。
According to the method shown in FIG. 13, each coordinate system is defined with reference to the patient itself even when the patient moves, so that a cutting plane that completely matches the actual position of the scanning plane is calculated. And accurate surface data can be obtained. Note that the image composition processing shown in FIG. 4 may be performed by a computer or the like existing on the network. The data storage device 31 shown in FIG. 2 may be provided in the nuclear medicine
10 核医学診断装置、12 超音波診断装置、31 データ記憶装置、32 キャリブレーション装置、60 表示処理部、64 面データ取得部、90 ロボット(プローブ位置決め機構)。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記ボリュームデータが格納される記憶手段と、
前記三次元空間内にビーム走査面を形成して受信信号を取得する超音波計測手段と、
前記受信信号に基づいて、前記ビーム走査面に対応した超音波画像を形成する超音波画像形成手段と、
前記三次元空間に対する前記ビーム走査面の座標情報に基づいて、前記記憶手段に格納されたボリュームデータから面データを抽出する手段であって、前記座標情報に基づいて前記三次元空間において前記ビーム走査面と同一の位置にある切断面を特定する切断面特定手段と、前記ボリュームデータから前記切断面上のデータを前記面データとして切り出す面データ切り出し手段と、を有する抽出手段と、
前記面データに基づいて、核医学画像を形成する核医学画像形成手段と、
前記核医学画像と前記超音波画像とを合成して表示する表示処理手段と、
を含み、
放射線計測における第1の座標系と超音波計測における第2の座標系との間の空間的関係を求めることにより、前記三次元空間に対する前記切断面の座標情報についてキャリブレーションを行うキャリブレーション装置が設けられ、当該キャリブレーション装置は、前記放射線計測において前記生体と前記第1の座標系との間の第1の空間的関係を特定し、且つ、前記超音波計測において前記生体と前記第2座標系との間の第2の空間的関係を特定する手段を含み、前記生体を基準として前記第1の座標系と前記第2の座標系とが空間的に関係付けられ、
前記第1及び第2の空間的関係を特定する手段は、前記生体における少なくとも1つの部位に設けられた少なくとも1つの位置マーカーと、前記放射線計測及び前記超音波計測の際に前記位置マーカーの座標を検出するマーカー座標検出器と、を含む、ことを特徴とする医療診断システム。 Radiation measuring means for detecting radiation from a three-dimensional space in a living body to which a drug containing a radioactive substance is administered, and acquiring three-dimensional volume data;
Storage means for storing the volume data;
Ultrasonic measurement means for obtaining a received signal by forming a beam scanning plane in the three-dimensional space;
Ultrasonic image forming means for forming an ultrasonic image corresponding to the beam scanning surface based on the received signal;
Means for extracting surface data from volume data stored in the storage means based on coordinate information of the beam scanning surface with respect to the three-dimensional space, the beam scanning in the three-dimensional space based on the coordinate information; An extraction means comprising: a cutting surface specifying means for specifying a cutting surface at the same position as the surface; and a surface data cutting means for cutting out data on the cutting surface as the surface data from the volume data ;
A nuclear medicine image forming means for forming a nuclear medicine image based on the surface data;
Display processing means for combining and displaying the nuclear medicine image and the ultrasound image;
Including
A calibration device that calibrates the coordinate information of the cut surface with respect to the three-dimensional space by obtaining a spatial relationship between a first coordinate system in radiation measurement and a second coordinate system in ultrasonic measurement. The calibration apparatus is provided, wherein the calibration device specifies a first spatial relationship between the living body and the first coordinate system in the radiation measurement, and the living body and the second coordinate in the ultrasonic measurement. Means for identifying a second spatial relationship with a system, wherein the first coordinate system and the second coordinate system are spatially related with respect to the living body,
The means for specifying the first and second spatial relationships includes at least one position marker provided at at least one site in the living body, and coordinates of the position marker at the time of the radiation measurement and the ultrasonic measurement. And a marker coordinate detector for detecting the medical diagnostic system.
前記切断面特定手段は、前記ビーム走査面の座標情報をリアルタイムで認識して前記切断面を動的に特定し、
前記面データ切り出し手段は、前記動的に特定される切断面について前記面データをリアルタイムで切り出し、
前記超音波画像はリアルタイム画像であることを特徴とする医療診断システム。 The system of claim 1 , wherein
The cutting plane specifying means dynamically identifies the cutting plane by recognizing the coordinate information of the beam scanning plane in real time,
The surface data cutout means cuts out the surface data in real time for the dynamically specified cutting surface,
The medical diagnostic system, wherein the ultrasonic image is a real-time image.
前記表示処理手段は、前記核医学画像と前記超音波画像とを重合して合成画像を形成することを特徴とする医療診断システム。 The system of claim 1, wherein
The medical diagnostic system, wherein the display processing unit forms a composite image by superimposing the nuclear medicine image and the ultrasonic image.
前記表示処理手段は、前記核医学画像と前記超音波画像とを並べて合成画像を形成することを特徴とする医療診断システム。 The system of claim 1, wherein
The medical processing system, wherein the display processing unit forms a composite image by arranging the nuclear medicine image and the ultrasound image.
前記核医学画像は組織機能を表したカラーの二次元断層画像であり、前記超音波画像は組織形態を表した白黒の二次元断層画像であることを特徴とする医療診断システム。 The system according to claim 3 or 4 ,
The medical diagnosis system, wherein the nuclear medicine image is a color two-dimensional tomographic image representing a tissue function, and the ultrasonic image is a black and white two-dimensional tomographic image representing a tissue form.
前記ビーム走査面を形成するプローブを位置決めして保持するロボットが設けられたことを特徴とする医療診断システム。 The system of claim 1, wherein
A medical diagnostic system comprising a robot for positioning and holding a probe forming the beam scanning plane.
前記キャリブレーション装置は、前記放射線計測における前記位置マーカーの座標と前記超音波計測における前記位置マーカーの座標とに基づいて、前記ビーム走査面と前記切断面とを空間的に一致させるための座標補正処理を実行する補正手段を含むことを特徴とする医療診断システム。 The system of claim 1 , wherein
The calibration apparatus performs coordinate correction for spatially matching the beam scanning plane and the cut plane based on the coordinates of the position marker in the radiation measurement and the coordinates of the position marker in the ultrasonic measurement. A medical diagnostic system comprising correction means for executing processing.
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