專利名稱：活檢輔助系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用在支氣管等中插入超聲波探頭時(shí)的超聲波斷層圖像來輔助從腫瘤等目標(biāo)組織中進(jìn)行活檢的處理的活檢輔助系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，在各種治療、處理中與內(nèi)窺鏡一起廣泛應(yīng)用了超聲波探頭。例如，為了描出末梢支氣管以作為超聲波斷層圖像而采用超聲波探頭。在超聲波斷層圖像中存在如腫瘤這樣的組織的情況下，有時(shí)需要對該組織進(jìn)行活檢后進(jìn)行組織診斷。另一方面，在作為第1現(xiàn)有例的例如日本國特開2004-499號公報(bào)中公開了如下的超聲波醫(yī)療系統(tǒng)其將通過超聲波振子的超聲波收發(fā)而取得的腫瘤等目標(biāo)組織的位置信息作為適合與超聲波振子分體的X光線照射裝置等利用的信息來輸出。在該現(xiàn)有例中，當(dāng)生成腫瘤相對于基準(zhǔn)位置的位置信息時(shí)，利用X光線照射裝置進(jìn)行向腫瘤照射χ光線的處理。但是，在已檢測出腫瘤的情況下，有時(shí)不知道是否是應(yīng)該基于X光線照射來進(jìn)行處理的腫瘤。針對這樣未確定診斷結(jié)果的腫瘤之類的目標(biāo)組織，普遍進(jìn)行活檢(組織采集)。此外，在作為第2現(xiàn)有例的例如日本國專利4022192號公報(bào)中公開了如下的插入輔助系統(tǒng)，該插入輔助系統(tǒng)具備模擬圖像生成單元，其根據(jù)被檢體的3維區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)來生成被檢體內(nèi)體腔路徑的模擬圖像；路線起始點(diǎn)設(shè)定單元，其設(shè)定向體腔路徑插入的插入路線的起始點(diǎn)；關(guān)注區(qū)域設(shè)定單元，其設(shè)定被檢體內(nèi)的關(guān)注部位的區(qū)域；以及路線終點(diǎn)選取單元，其根據(jù)關(guān)注部位的區(qū)域來選取內(nèi)窺鏡向體腔路徑插入的插入路線的終點(diǎn)。在第2現(xiàn)有例中，手術(shù)操作者可以根據(jù)插入路線將內(nèi)窺鏡等設(shè)定在關(guān)注區(qū)域附近，不過因?yàn)闆]有公開之后利用活檢設(shè)備從腫瘤等目標(biāo)組織中實(shí)際進(jìn)行組織采集的情況， 所以難以進(jìn)行組織采集。這樣，在第2現(xiàn)有例中，手術(shù)操作者例如可將內(nèi)窺鏡的前端部設(shè)定在目標(biāo)組織的附近，但用于從內(nèi)窺鏡前端部對目標(biāo)組織采集組織的信息不足。因此，期望具有如下功能的活檢輔助系統(tǒng)顯示從內(nèi)窺鏡的前端部起的目標(biāo)組織所存在的范圍等、通過活檢設(shè)備容易進(jìn)行組織采集的活檢用范圍的信息來輔助活檢。本發(fā)明是鑒于上述問題點(diǎn)而作出的，其目的是提供可顯示容易對腫瘤這樣的目標(biāo)組織進(jìn)行組織采集的活檢用范圍或其信息的活檢輔助系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
解決問題的手段本發(fā)明的一個(gè)方式的活檢輔助系統(tǒng)具備模擬形狀圖像生成部，其根據(jù)針對被檢體的3維區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)生成體腔路徑的模擬形狀圖像；內(nèi)窺鏡，其具有插入到所述體腔路徑的內(nèi)窺鏡插入部和能讓活檢用處理器械貫穿的通道；超聲波探頭，其貫穿于所述通道內(nèi)，并在前端部設(shè)置有超聲波振子以及檢測3維位置的位置傳感器；超聲波圖像生成部，其生成所述超聲波振子的超聲波斷層圖像；位置檢測部，其根據(jù)從所述通道前端突出的所述超聲波探頭前端部的移動(dòng)，來檢測在超聲波斷層圖像上檢測出活檢對象的目標(biāo)組織的兩端位置時(shí)的所述位置傳感器的3維位置；以及圖像顯示控制部，其根據(jù)與所述位置檢測部所檢測出的所述兩端位置對應(yīng)的所述3維位置，將所述目標(biāo)組織中的由所述活檢用處理器械進(jìn)行活檢的活檢用范圍重疊顯示到與所述模擬形狀圖像上的所述活檢用范圍對應(yīng)的位置。


圖1是示出本發(fā)明實(shí)施例1的活檢輔助系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。圖2是示出超聲波探頭前端側(cè)的結(jié)構(gòu)的圖。圖3是示出利用實(shí)施例1進(jìn)行活檢的操作順序的1例的流程圖。圖4是示出生成以及顯示支氣管的虛擬圖像的處理的流程圖。圖5是示出圖1中的插入輔助裝置等的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的框圖。圖6是示出將內(nèi)窺鏡的前端部插入支氣管末梢部側(cè)的狀態(tài)的圖。圖7是示出使貫穿于內(nèi)窺鏡通道內(nèi)的超聲波探頭的前端側(cè)向腫瘤側(cè)突出的狀況的圖。圖8是示出檢測腫瘤的位置以及計(jì)算作為活檢用范圍的適當(dāng)范圍的處理順序的1 例的流程圖。圖9是示出移動(dòng)超聲波探頭的前端部、利用超聲波斷層圖像來檢測腫瘤存在的范圍的狀況的圖。圖10是適當(dāng)范圍的計(jì)算例的說明圖。圖11是示出檢測為在超聲波斷層圖像上沒有檢測到腫瘤的圖像狀態(tài)時(shí)的圖像的一例的圖。圖12是示出重疊顯示了適當(dāng)范圍等的信息的支氣管虛擬圖像中的模擬形狀圖像的顯示例的圖。圖13是示出本發(fā)明實(shí)施例2的活檢輔助系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。圖14是示出利用實(shí)施例2進(jìn)行活檢的處理順序的1例的流程圖。圖15是移動(dòng)超聲波探頭來生成超聲波斷層圖像數(shù)據(jù)的狀況的說明圖。圖16是示出計(jì)算沿著與變形例中的支氣管行進(jìn)方向垂直的方向的適當(dāng)范圍的處理順序的1例的流程圖。圖17是示出利用超聲波振子所取得的超聲波斷層圖像數(shù)據(jù)的圖。圖18是示出采用圖17的超聲波斷層圖像數(shù)據(jù)算出的腫瘤的重心位置與適當(dāng)范圍的圖。圖19是示出支氣管虛擬圖像中的模擬形狀圖像的顯示例和使活檢針從內(nèi)窺鏡的通道突出而從腫瘤上采集組織的狀況的圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。
(實(shí)施例1)如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例1的活檢輔助系統(tǒng)1主要由以下部件構(gòu)成超聲波觀測系統(tǒng)3，其具有插入到作為插入對象的管狀體腔路徑例如支氣管內(nèi)的超聲波探頭2 ；插入輔助裝置4，其與該超聲波觀測系統(tǒng)3 —起使用；以及內(nèi)窺鏡裝置5。超聲波觀測系統(tǒng)3具備超聲波探頭2 ；超聲波觀測裝置6，其與該超聲波探頭2相連接，并具有生成超聲波斷層圖像的超聲波圖像生成部；以及監(jiān)視器7，其顯示該超聲波觀測裝置6所生成的超聲波斷層圖像。另外，超聲波探頭2具有細(xì)長的探頭主體11。圖2是放大了超聲波探頭2的前端的圖。在作為超聲波探頭2的前端部的探頭前端部12上設(shè)置有超聲波振子13和為了檢測探頭前端部12或超聲波振子13的位置而配置的位置傳感器14。位置檢測裝置8(參照圖幻實(shí)際上檢測位置傳感器14的3維位置。該3維位置可以近似于超聲波振子13或探頭前端部12的3維位置。此外，因?yàn)槲恢脗鞲衅?4與超聲波振子13之間的距離是已知的，所以可根據(jù)位置傳感器14的3維位置考慮該距離來高精度地檢測超聲波振子13的3維位置。作為位置檢測方法，廣泛使用基于磁性的檢測方法。由線圈構(gòu)成的位置傳感器14 檢知從與位置檢測裝置8連接的未圖示的天線發(fā)出的變動(dòng)磁場，并利用位置檢測裝置8來檢測電流。根據(jù)從天線輸出的變動(dòng)磁場和位置傳感器14的電流值，可利用位置檢測裝置8 來推測位置傳感器14的位置。作為一例，舉出采用線圈的磁式位置檢測裝置，但位置傳感器14以及位置檢測裝置8不僅限于此結(jié)構(gòu)的情況。該位置傳感器14與超聲波振子13 —起配置在探頭前端部12內(nèi)。此外，如圖5中詳細(xì)說明的那樣，插入輔助裝置4具備位置檢測部15，該位置檢測部15具有位置檢測裝置8，該位置檢測裝置8利用在上述超聲波斷層圖像上檢測的作為目標(biāo)組織的腫瘤的斷層圖像來檢測位置傳感器14的3維位置，另外，該位置檢測部15根據(jù)該 3維位置的信息來檢測在規(guī)定方向(體腔路徑的行進(jìn)方向)上存在腫瘤的范圍的邊界位置或兩端位置等。此外，作為位置檢測部15，可定義包含以下的功能檢測與上述體腔路徑的行進(jìn)方向正交的方向上的腫瘤所存在的區(qū)域。另外，插入輔助裝置4具有虛擬圖像生成部16，該虛擬圖像生成部16為了能夠順利地執(zhí)行對作為目標(biāo)組織的腫瘤進(jìn)行活檢的處理順序，根據(jù)CT圖像數(shù)據(jù)來生成作為體腔路徑的支氣管的模擬內(nèi)窺鏡圖像(以下，稱為VBS圖像)與支氣管的模擬3維形狀圖像(模擬形狀圖像)的虛擬圖像(模擬圖像)。此外，作為上述支氣管的模擬內(nèi)窺鏡圖像的VBS圖像是利用配置在支氣管內(nèi)的內(nèi)窺鏡來模擬推測的支氣管的內(nèi)窺鏡圖像。該插入輔助裝置4具有將上述VBS圖像與作為內(nèi)窺鏡裝置5所獲得的動(dòng)態(tài)圖像的內(nèi)窺鏡圖像(實(shí)際圖像)合成顯示到監(jiān)視器17上的功能，并進(jìn)行手術(shù)操作者向支氣管內(nèi)插入內(nèi)窺鏡裝置5的內(nèi)窺鏡18時(shí)的輔助。另外，該內(nèi)窺鏡裝置5由內(nèi)窺鏡18、向內(nèi)窺鏡18提供照明光的光源裝置和對來自內(nèi)窺鏡18的攝像信號進(jìn)行信號處理的照相機(jī)控制單元(簡記為CCU)等構(gòu)成。內(nèi)窺鏡18在細(xì)長的內(nèi)窺鏡插入部19的前端部19b處內(nèi)置有攝像單元19C(參照圖7)，利用CCU對該攝像單元19c所拍攝的攝像信號進(jìn)行信號處理來生成相當(dāng)于實(shí)際圖像的圖像信號。將圖像信號輸出至監(jiān)視器20，在監(jiān)視器20上顯示實(shí)際圖像。
該內(nèi)窺鏡18在內(nèi)窺鏡插入部19的長邊方向上設(shè)置有通道19a (參照圖6)。在該通道19a內(nèi)可貫穿有超聲波探頭2及作為進(jìn)行活檢的活檢用處理器械的活檢針等活檢設(shè)備。另外，與內(nèi)窺鏡插入部19前端部19b的基端部鄰接地設(shè)置有可自由彎曲的彎曲部，手術(shù)操作者可通過進(jìn)行使彎曲部彎曲的操作，來將內(nèi)窺鏡前端側(cè)插入彎曲的體腔路徑內(nèi)(在具體例中為支氣管內(nèi))。此外，本實(shí)施例中的貫穿于內(nèi)窺鏡18的通道19a內(nèi)的超聲波探頭2的直徑充分細(xì)且尺寸非常小。另外，內(nèi)置于本實(shí)施例所采用的超聲波探頭2中的超聲波振子13是將超聲波探頭2的長邊方向作為軸在其周方向上收發(fā)超聲波的輻射狀掃描類型。此外，不限于輻射狀掃描類型，可以是對周方向的一部分進(jìn)行扇區(qū)掃描的類型。手術(shù)操作者通過在(作為被檢體的)患者的支氣管內(nèi)插入內(nèi)窺鏡18，將攝像單元所拍攝的圖像作為實(shí)際圖像顯示在監(jiān)視器20上。手術(shù)操作者可一邊參考監(jiān)視器17所顯示的VBS圖像，一邊利用監(jiān)視器20所顯示的實(shí)際圖像來觀察支氣管，并且插入到腫瘤位置附近的位置，該腫瘤成為支氣管末梢部側(cè)的活檢對象。在此情況下，還可通過參照后述的虛擬圖像生成部16所生成的支氣管模擬形狀圖像，來容易地插入到支氣管的末梢部側(cè)。圖5是本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。首先，進(jìn)行該說明。
構(gòu)成插入輔助裝置4的虛擬圖像生成部16具有CT圖像數(shù)據(jù)取入部21，該CT圖像數(shù)據(jù)取入部21經(jīng)由例如DVD(Digital Versatile Disk 數(shù)字光盤)裝置等可移動(dòng)型存儲(chǔ)介質(zhì)來取入在拍攝患者的X光線斷層圖像的未圖示的公知CT裝置中生成的3維圖像數(shù)據(jù)。另外，該虛擬圖像生成部16具有CT圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部22，其存儲(chǔ)CT圖像數(shù)據(jù)取入部21所取入的CT圖像數(shù)據(jù)；以及MPR圖像生成部23，其根據(jù)CT圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部22所存儲(chǔ)的CT圖像數(shù)據(jù)來生成MPR圖像(多截面再構(gòu)筑圖像)。另外，該虛擬圖像生成部16具有圖像處理部27，該圖像處理部27將來自內(nèi)窺鏡裝置5的攝像信號作為輸入信號輸入，并生成實(shí)際圖像，與VBS圖像合成。該圖像處理部27 與臨時(shí)存儲(chǔ)圖像處理時(shí)的圖像數(shù)據(jù)等的存儲(chǔ)器觀連接。另外，該圖像處理部27內(nèi)置有模擬形狀圖像生成部27a，該模擬形狀圖像生成部 27a根據(jù)CT圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部22所存儲(chǔ)的CT圖像數(shù)據(jù)生成支氣管的模擬形狀圖像。該模擬形狀圖像生成部27a將所生成的支氣管的模擬形狀圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在其內(nèi)部的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部27b中。該圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部27b形成存儲(chǔ)模擬形狀圖像的模擬形狀圖像存儲(chǔ)部。此外，可將模擬形狀圖像生成部27a設(shè)置在圖像處理部27的外部。另外，在插入輔助裝置4上設(shè)置有圖像顯示控制部四，該圖像顯示控制部四進(jìn)行以下的控制在監(jiān)視器17上顯示路線設(shè)定部M所生成的路線設(shè)定畫面以及圖像處理部27 所生成的插入輔助圖像。另外，對路線設(shè)定部M設(shè)置由輸入設(shè)定信息的鍵盤以及定位設(shè)備等構(gòu)成的輸入裝置30。此外，CT圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部22以及存儲(chǔ)VBS圖像的VBS圖像存儲(chǔ)部沈可由1個(gè)硬盤構(gòu)成，另外，MPR圖像生成部23、路線設(shè)定部24、生成VBS圖像的VBS圖像生成部25以及圖像處理部27可由1個(gè)運(yùn)算處理電路構(gòu)成。另外，雖說明了 CT圖像數(shù)據(jù)取入部21經(jīng)由DVD等可移動(dòng)型存儲(chǔ)介質(zhì)取入CT圖像數(shù)據(jù)，但在CT裝置或者保存CT圖像數(shù)據(jù)的院內(nèi)服務(wù)器與院內(nèi)LAN連接時(shí)，CT圖像數(shù)據(jù)取入部21可由能與該院內(nèi)LAN連接的接口電路構(gòu)成，并經(jīng)由院內(nèi)LAN取入CT圖像數(shù)據(jù)。
另外，位置檢測部15具備腫瘤位置檢知控制部31，其采用位置檢測裝置8檢測出的3維位置信息來檢知作為目標(biāo)組織的腫瘤的邊界位置等；參數(shù)存儲(chǔ)部32，其存儲(chǔ)有在決定作為適合于活檢的范圍的適當(dāng)范圍時(shí)采用的適當(dāng)范圍參數(shù)；以及位置信息存儲(chǔ)器33， 其存儲(chǔ)已檢知的位置信息。此外，目標(biāo)組織不僅限于腫瘤(的組織)的情況，還具有手術(shù)操作者要進(jìn)行活檢的患部(的組織)等情況。腫瘤位置檢知控制部31與腫瘤檢知開關(guān)A34以及腫瘤檢知開關(guān)B35連接，該腫瘤檢知開關(guān)A34將已檢知到沿著探頭前端部12移動(dòng)的規(guī)定方向存在有腫瘤時(shí)的一個(gè)端部的情況作為腫瘤檢知信號輸入，該腫瘤檢知開關(guān)B35輸入無腫瘤(檢知)信號。腫瘤檢知開關(guān)A34以及腫瘤檢知開關(guān)B35由手術(shù)操作者進(jìn)行輸入操作。也可如后述的實(shí)施例那樣采用如下的結(jié)構(gòu)在構(gòu)成活檢輔助系統(tǒng)的裝置側(cè)產(chǎn)生腫瘤檢知信號以及無腫瘤信號。因?yàn)椴捎脙?nèi)置于構(gòu)成超聲波觀測系統(tǒng)3的超聲波探頭2前端部的超聲波振子13 而取得的超聲波斷層圖像顯示在監(jiān)視器7上，所以手術(shù)操作者可利用該超聲波斷層圖像來確認(rèn)是否為檢知(顯示)到腫瘤的狀態(tài)。并且，手術(shù)操作者可一邊將超聲波探頭2沿著支氣管的行進(jìn)方向插入且移動(dòng)到例如末梢部側(cè)，一邊在超聲波斷層圖像上確認(rèn)有無支氣管的管腔(體腔)外側(cè)的光學(xué)上無法觀察的腫瘤。手術(shù)操作者在一邊移動(dòng)超聲波探頭2 —邊在超聲波斷層上檢知腫瘤的一個(gè)端部 (例如上端)時(shí)，操作腫瘤檢知開關(guān)A34將腫瘤檢知信號輸入至腫瘤位置檢知控制部31。這樣，腫瘤位置檢知控制部31將位置檢測裝置8所輸出的超聲波探頭2的前端部即探頭前端部12的3維位置存儲(chǔ)在位置信息存儲(chǔ)器33中。另外，手術(shù)操作者對腫瘤位置檢知控制部31設(shè)置腫瘤檢知開關(guān)B35，該腫瘤檢知開關(guān)B35將成為腫瘤另一端部(即從該另一端部沒有檢知到腫瘤的部分)的情況作為無腫瘤信號輸入。這里，敘述了如下的例子當(dāng)檢測到腫瘤端部時(shí)，采用腫瘤檢知開關(guān)A34以及腫瘤檢知開關(guān)B35這2個(gè)單元分別輸入為腫瘤檢知信號、無腫瘤信號?？赏ㄟ^僅使用腫瘤檢知開關(guān)A34使開關(guān)按下的長度等變化，來識別為腫瘤檢知信號以及無腫瘤信號。當(dāng)輸入該無腫瘤信號時(shí)，腫瘤位置檢知控制部31將位置檢測裝置8所檢測出的探頭前端部12的3維位置信息存儲(chǔ)到位置信息存儲(chǔ)器33。這樣，如后所述，可檢知腫瘤至少在規(guī)定方向(插入探頭前端部12的支氣管的行進(jìn)方向)上存在的范圍或兩端位置。另外，該腫瘤位置檢知控制部31進(jìn)行如下的處理采用探頭前端部12的3維位置信息算出適合于活檢用處理器械的活檢的適當(dāng)范圍，來作為腫瘤中的活檢用范圍。并且，腫瘤位置檢知控制部31將探頭前端部12的3維位置信息和腫瘤中的適當(dāng)范圍信息輸出至圖像顯示控制部四。另外，將探頭前端部12的3維位置信息和適當(dāng)范圍或活檢目標(biāo)位置的位置信息存儲(chǔ)到構(gòu)成存儲(chǔ)位置信息的存儲(chǔ)單元的位置信息存儲(chǔ)器33內(nèi)。該圖像顯示控制部四將探頭前端部12的3維位置信息與虛擬圖像相對應(yīng)，以使手術(shù)操作者能夠容易地識別出針對支氣管中的哪個(gè)部位取得超聲波圖像。即，將位置傳感器14所求出的傳感器座標(biāo)系與構(gòu)成虛擬圖像的CT座標(biāo)系相對應(yīng)。此外，為了進(jìn)行兩座標(biāo)系的對應(yīng)，預(yù)先利用已知的多個(gè)位置來取得或設(shè)定變換所需的參數(shù)。例如，在將患者設(shè)定為規(guī)定體位來規(guī)定支氣管行進(jìn)方向的狀態(tài)下，手術(shù)操作者進(jìn)行指示，以在支氣管的入口附近的已知1點(diǎn)處設(shè)定探頭前端部12，使傳感器座標(biāo)系和CT座標(biāo)系相對應(yīng)。此外，手術(shù)操作者還進(jìn)行以下的指示按照多個(gè)已知的插入長度使探頭前端部 12依次插入支氣管內(nèi)，且分別使傳感器座標(biāo)系與CT座標(biāo)系相對應(yīng)。這樣，本系統(tǒng)1可針對兩個(gè)座標(biāo)系取得從一方向另一方的變換所需的參數(shù)。并且，當(dāng)從腫瘤位置檢知控制部31輸入探頭前端部12等的3維位置信息時(shí)，圖像顯示控制部四使探頭前端部12等的位置與監(jiān)視器17所顯示的支氣管虛擬圖像上對應(yīng)的位置重疊著顯示。S卩，該圖像顯示控制部四在支氣管的虛擬圖像上重疊顯示探頭前端部12 的位置信息及活檢用范圍等的信息(如上面所述進(jìn)行控制)。另外，例如對腫瘤位置檢知控制部31設(shè)置作為數(shù)據(jù)輸入單元的、鍵盤以外的輸入裝置36，使手術(shù)操作者能夠輸入指定腫瘤所存在的區(qū)域的大致中央位置等活檢目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)。另外，手術(shù)操作者可由該輸入裝置36對腫瘤位置檢知控制部31進(jìn)行如下的指示 將位置檢測裝置8所檢測出的3維位置信息記錄到位置信息存儲(chǔ)器33內(nèi)。圖3示出使用本插入輔助系統(tǒng)1來實(shí)施活檢的順序的代表例。以下根據(jù)該順序， 對本插入輔助系統(tǒng)1的動(dòng)作以及結(jié)構(gòu)詳細(xì)地進(jìn)行說明。首先，在圖3的最初步驟Sl中，手術(shù)操作者取得患者的3維CT圖像數(shù)據(jù)，使用插入輔助裝置4生成該患者的虛擬圖像來顯示到監(jiān)視器17上。該處理由虛擬圖像生成部16來進(jìn)行，在圖4中示出其詳細(xì)內(nèi)容。在圖4的最初步驟Sll中，手術(shù)操作者在進(jìn)行組織采集的處理之前，對患者取得CT 掃描的3維CT圖像數(shù)據(jù)。經(jīng)由已裝入插入輔助裝置4的虛擬圖像生成部16內(nèi)的CT圖像數(shù)據(jù)取入部21向插入輔助裝置4內(nèi)的CT圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部22取入該3維CT圖像數(shù)據(jù)。例如可通過DVD來簡單地移動(dòng)3維的CT圖像數(shù)據(jù)。在下一步驟S12中，圖像處理部27例如通過選取存在有空氣的體腔部分的處理來進(jìn)行支氣管的選取處理。另外，在步驟S13中圖像處理部27生成所選取的支氣管的模擬形狀圖像。圖像處理部27將生成的支氣管模擬形狀圖像的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器觀等圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部，并且發(fā)送到圖像顯示控制部四。虛擬圖像生成部16生成具有MPR圖像生成部23所生成的MPR圖像(多截面再構(gòu)筑圖像)的路線設(shè)定畫面，并具備路線設(shè)定部24，該路線設(shè)定部M設(shè)定內(nèi)窺鏡18向支氣管插入的路線。另外，該虛擬圖像生成部16具有VBS圖像生成部25，該VBS圖像生成部25 根據(jù)CT圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部22所存儲(chǔ)的CT圖像數(shù)據(jù)和路線設(shè)定部M所設(shè)定的路線生成VBS 圖像。將CT圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部22內(nèi)的CT圖像數(shù)據(jù)輸出至MPR圖像數(shù)據(jù)生成部23。手術(shù)操作者一邊觀察這里生成的MPR圖像，一邊利用輸入單元30進(jìn)行路線設(shè)定。路線設(shè)定部M 根據(jù)該路線設(shè)定信息和MPR圖像數(shù)據(jù)來決定路線。根據(jù)該路線信息，VBS圖像生成部25由 CT圖像數(shù)據(jù)生成VBS圖像(步驟S14)。
將VBS圖像生成部25所生成的VBS圖像存儲(chǔ)到VBS圖像存儲(chǔ)部沈內(nèi)。在下一步驟S15中，圖像顯示控制部四在監(jiān)視器17上顯示支氣管的虛擬圖像。在此情況下，VBS圖像生成部25所生成的VBS圖像也合成顯示到監(jiān)視器17上。因此，在監(jiān)視器17上顯示由支氣管的VBS圖像以及模擬形狀圖像構(gòu)成的虛擬圖像。這樣，利用圖4所示的流程可進(jìn)行虛擬圖像的生成以及顯示。接著，如圖3的步驟S2所示，手術(shù)操作者參照該支氣管的虛擬圖像，將內(nèi)窺鏡18 插入到作為目標(biāo)的支氣管的末梢部側(cè)。圖6示出此狀況，示出將內(nèi)窺鏡18的前端部19b插入到接近支氣管41末梢部側(cè)的腫瘤42的目標(biāo)部位附近的狀態(tài)。然后，如步驟S3所示，手術(shù)操作者將超聲波探頭2插入內(nèi)窺鏡18的通道19a內(nèi)， 并使超聲波探頭2的前端側(cè)從通道19a的前端開口突出。圖7示出使超聲波探頭2的前端側(cè)從內(nèi)窺鏡18的通道19a的前端開口突出到可觀察腫瘤42的位置附近的狀態(tài)。虛線示出的是超聲波探頭2，示出經(jīng)由導(dǎo)管43貫穿內(nèi)窺鏡18的通道19a內(nèi)的狀態(tài)。設(shè)定該導(dǎo)管43，使其前端開口位于例如超聲波探頭2的探頭前端部12的基端附近。該導(dǎo)管43與超聲波探頭2 —起在通道19a內(nèi)移動(dòng)。該導(dǎo)管43可用于進(jìn)行以下說明的處理時(shí)的前端側(cè)定位，該處理采用作為進(jìn)行活檢處理的處理器械的活檢設(shè)備來采集組
幺口
/Ν ο另外，如步驟S4所示，活檢輔助系統(tǒng)1開始超聲波觀測系統(tǒng)3的超聲波斷層圖像的顯示和使用插入輔助裝置4的位置檢測裝置8的3維位置檢測的動(dòng)作。并且，位置檢測裝置8檢測設(shè)置有位置傳感器14的探頭前端部12的3維位置。手術(shù)操作者根據(jù)該超聲波圖像和3維位置信息來掌握目標(biāo)組織的位置，并插入超聲波探頭2，使超聲波探頭2向目標(biāo)組織接近。這里，當(dāng)將位置檢測傳感器14的位置設(shè)為P1、將超聲波振子13的位置設(shè)為P2、將位置檢測傳感器14與超聲波振子13的距離設(shè)為1時(shí)，在距離1減小的情況下、例如1 < Imm 的情況下，可近似為P1^Py為了求出正確的超聲波振子13的位置P2而使用下式。當(dāng)在位置檢測傳感器14的方向矢量的方向上具有超聲波振子13、即超聲波振子13與位置檢測傳感器14處于一條直線上時(shí)，根據(jù)P1Up yi、Z1)、P2 (x2、y2、ζ2)，方向矢量η = (x3、y3、ζ3)、 距離1，P2的位置如下所示P2 = P^ln 艮口，[式1]接著，如步驟S5所示，手術(shù)操作者一邊觀察從通道19a前端開口突出的探頭前端部12內(nèi)的超聲波振子13的超聲波斷層圖像，一邊進(jìn)行作為目標(biāo)組織的腫瘤42的位置確認(rèn)。此時(shí)，位置檢測部15根據(jù)腫瘤檢知開關(guān)A34、B35的輸入來導(dǎo)出活檢的適當(dāng)范圍。另外，如步驟S6所示，腫瘤位置檢知控制部31將利用步驟S5算出的活檢的適當(dāng)范圍信息等發(fā)送到圖像顯示控制部四。此外，圖像顯示控制部四在與圖像處理部27所生成的虛擬圖像上的適當(dāng)范圍對應(yīng)的位置重疊顯示活檢的適當(dāng)范圍(或適當(dāng)范圍的信息)。另外，腫瘤位置檢知控制部31還將探頭前端部12的3維位置信息發(fā)送至圖像顯示控制部四。圖像顯示控制部四進(jìn)行在支氣管41的虛擬圖像上重疊適當(dāng)范圍等(的信息)以及超聲波探頭2的探頭前端部12的3維位置的圖像處理，并將重疊的圖像顯示到監(jiān)視器17上。并且，手術(shù)操作者根據(jù)監(jiān)視器17所顯示的信息來決定導(dǎo)管的位置。這樣，3維位置信息變換為CT圖像數(shù)據(jù)的圖像處理以及生成支氣管41的虛擬圖像的圖像處理所采用的CT座標(biāo)系，并重疊顯示到支氣管41的虛擬圖像上。通過進(jìn)行這樣的顯示，可容易地進(jìn)行從腫瘤42中采集組織時(shí)的處理。圖8示出包含從圖3的步驟S4到S6 的順序中的活檢輔助系統(tǒng)1的腫瘤位置檢測在內(nèi)的處理流程。接著，參照圖8，說明圖3的步驟S5中的、包含作為目標(biāo)組織的腫瘤42的位置檢測的順序。當(dāng)如上面所述將位置檢測裝置8設(shè)定為動(dòng)作狀態(tài)時(shí)，如步驟S21所示，位置檢測裝置8取得位置傳感器14的3維位置信息。并且，如步驟S22所示，位置檢測裝置8檢測位置傳感器14的3維位置即探頭前端部12的3維位置。另外，如步驟S23所示，內(nèi)置于探頭前端部12中的超聲波振子13收發(fā)超聲波，并將超聲波觀測裝置6內(nèi)部的超聲波圖像生成部所生成的超聲波斷層圖像顯示到監(jiān)視器7 上。手術(shù)操作者一邊觀察監(jiān)視器7所顯示的超聲波斷層圖像，一邊使探頭前端部12沿著支氣管41的行進(jìn)方向移動(dòng)到該末梢部側(cè)。此外，手術(shù)操作者為了獲得超聲波斷層圖像， 使探頭前端部12與支氣管41的內(nèi)壁面抵接。因?yàn)榕c支氣管41的內(nèi)壁面接觸可減小超聲波的傳遞損耗，所以在探頭前端部12可安裝收納有超聲波傳遞介質(zhì)的球囊。如下一步驟SM所示，腫瘤位置檢知控制部31處于等待腫瘤檢知開關(guān)A34的輸入的狀態(tài)，在輸入該腫瘤檢知開關(guān)A34的腫瘤檢知信號之前，重復(fù)步驟S21 步驟S24的處理。并且，如圖7所示當(dāng)探頭前端部12的超聲波振子13到達(dá)開始觀察腫瘤42的邊界位置時(shí)，在監(jiān)視器7上成為可獲得針對腫瘤42的超聲波斷層圖像(也簡稱為斷層圖像)的狀態(tài)。在利用上述圖3的步驟S6結(jié)束了導(dǎo)管43的定位之后，如步驟S7所示，手術(shù)操作者在通道19a內(nèi)留有導(dǎo)管43而取出超聲波探頭2，將活檢設(shè)備插入該導(dǎo)管43內(nèi)。然后，如步驟S8所示，手術(shù)操作者使活檢設(shè)備從處于已定位的狀態(tài)的導(dǎo)管43的前端突出，進(jìn)行對作為目標(biāo)組織的腫瘤42的活檢即組織采集。在組織采集之后，如步驟S9所示，手術(shù)操作者將內(nèi)窺鏡18與活檢設(shè)備一起從支氣管41中取出。并且，手術(shù)操作者結(jié)束作為目的的腫瘤42的組織采集的處理。圖9放大地示出圖7中的腫瘤42周邊部。如圖9所示，探頭前端部12(的超聲波振子1 在支氣管41的行進(jìn)方向^上移動(dòng)，當(dāng)探頭前端部12成為到達(dá)與腫瘤42的上端位置a對應(yīng)的行進(jìn)方向^上的位置A (上端位置A)的狀態(tài)時(shí)，為可觀察腫瘤42的斷層圖像的狀態(tài)。圖11示意性示出此時(shí)的監(jiān)視器7所顯示的超聲波斷層圖像。此外，因?yàn)檎＝M織與音響阻抗不同，所以在超聲波斷層圖像上可根據(jù)亮度級別等來識別腫瘤42。根據(jù)圖11左側(cè)所示的超聲波斷層圖像的狀態(tài)，如該右側(cè)所示，成為顯示腫瘤42的斷層圖像42a的狀態(tài)。此外，圖11的超聲波斷層圖像對應(yīng)于這樣的情況超聲波振子13將超聲波探頭2 的長邊方向作為軸進(jìn)行了在與該軸垂直的周方向上依次輻射超聲波的輻射狀掃描。另外， 圖11是與紙面垂直的方向?yàn)樾羞M(jìn)方向^的情況，小圓表示超聲波振子的超聲波的收發(fā)位置。如果手術(shù)操作者一邊觀察監(jiān)視器7的超聲波斷層圖像的區(qū)別(正常組織與作為希望進(jìn)行活檢的組織的腫瘤42部分的差異)一邊判斷為存在希望進(jìn)行活檢的組織，則操作腫瘤檢知開關(guān)A34來輸入腫瘤檢知信號。這樣，在圖8的步驟S25中，腫瘤位置檢知控制部31將探頭前端部12的3維位置、 即將腫瘤42的上端位置a影射到行進(jìn)方向^上而獲得的3維上端位置A存儲(chǔ)到作為位置信息存儲(chǔ)單元的位置信息存儲(chǔ)器33中。手術(shù)操作者繼續(xù)進(jìn)行將探頭前端部12向支氣管41的行進(jìn)方向1\移動(dòng)的操作，一邊觀察超聲波斷層圖像一邊尋找腫瘤42的另一端。針對該操作，進(jìn)行步驟S^ 步驟S29的處理。步驟S26、步驟S27、步驟S^分別是與步驟S21、步驟S22、步驟S23相同的處理。另外，在步驟S29中，腫瘤位置檢知控制部 31處于等待腫瘤檢知開關(guān)B35的輸入的狀態(tài)，在該腫瘤檢知開關(guān)B35輸入無腫瘤信號之前， 重復(fù)步驟S26 步驟S29的處理。并且，在探頭前端部12橫切圖9中的腫瘤42的下端位置b時(shí)，在超聲波斷層圖像上從圖11右側(cè)的狀態(tài)變化為左側(cè)的狀態(tài)。在成為圖11的左側(cè)狀態(tài)時(shí)，手術(shù)操作者操作腫瘤檢知開關(guān)B35來輸入無腫瘤信號。這樣，在圖8的步驟S30中，腫瘤位置檢知控制部31將探頭前端部12的3維位置、 即與腫瘤42下端位置b對應(yīng)的行進(jìn)方向^上的3維位置B(下端位置B)存儲(chǔ)到位置信息存儲(chǔ)器33中。手術(shù)操作者例如在步驟S31中由輸入裝置36輸入存在腫瘤42的方向，由此腫瘤位置檢知控制部31在位置信息存儲(chǔ)器33中(除上端位置A與下端位置B的3維位置信息之外)還存儲(chǔ)存在腫瘤42的方向的信息。在僅有上端位置A與下端位置B的3維位置信息的情況下，存在腫瘤42的方向不確定。具體地說，不知道在以連接上端位置A和下端位置B的線段AB為軸的周方向的任意方向上是否存在腫瘤42。因此，手術(shù)操作者在將探頭前端部12向支氣管41的行進(jìn)方向移動(dòng)的情況下，輸入顯現(xiàn)腫瘤42的斷層圖像42a的方向。例如在圖11的情況下，輸入鐘表 9點(diǎn)的方向(作為存在腫瘤42的寬度方向Dt)。由此，確定存在腫瘤42的寬度方向DT。在步驟SM 步驟幻9之間可進(jìn)行該寬度方向Dt的輸入操作。如后述實(shí)施例2那樣，可利用圖像處理來決定(輸入)寬度方向DT。此外，在步驟S31中除了寬度方向Dt之外、或者取代寬度方向DT，手術(shù)操作者可如以下這樣指定該寬度方向Dt中的腫瘤42的大致中央位置c'(在后述實(shí)施例2的變形例中，檢測沿著在行進(jìn)方向^的軸周圍存在腫瘤42的寬度方向Dt的寬度或范圍，并且算出適合該寬度方向Dt的活檢的適當(dāng)范圍)。例如，圖11的2點(diǎn)劃線示出在上端位置A與下端位置B之間的中央位置附近設(shè)定探頭前端部12時(shí)獲得的腫瘤42的斷層圖像42b。
手術(shù)操作者利用設(shè)置于超聲波觀測裝置6的未圖示的定位設(shè)備，來指定沿著寬度方向Dt的該中央位置c'(在后述實(shí)施例2中超聲波觀測裝置6可利用圖像處理來指定中央位置c')。超聲波觀測裝置6根據(jù)從超聲波振子到中央位置c'的斷層圖像42b上的距離Wc'來算出實(shí)際距離Wc。此外，通過采用用于斷層圖像顯示的參數(shù)等的值，能夠從超聲波斷層圖像上的距離Wc'換算為實(shí)際距離Wc。手術(shù)操作者由輸入裝置36輸入實(shí)際距離Wc (在后述實(shí)施例2 中，超聲波觀測裝置6可指定距離Wc)。該距離Wc的信息存儲(chǔ)在位置信息存儲(chǔ)器33中。另外，腫瘤42的中央位置c的3維位置信息也可以存儲(chǔ)在位置信息存儲(chǔ)器33內(nèi)。 并且，可將該中央位置c設(shè)定為活檢時(shí)的目標(biāo)位置。此外，手術(shù)操作者利用上述定位設(shè)備來指定沿著寬度方向叫的該中央位置C'，由此超聲波觀測裝置6自動(dòng)算出實(shí)際距離Wc，將該距離Wc的信息輸出至腫瘤位置檢知控制部 31，該腫瘤位置檢知控制部31可將距離Wc的信息等存儲(chǔ)到位置信息存儲(chǔ)器33內(nèi)。另外， 此時(shí)腫瘤42的中央位置c的位置信息也可以存儲(chǔ)到位置信息存儲(chǔ)器33內(nèi)。在下一步驟S32中，腫瘤位置檢知控制部31從參數(shù)存儲(chǔ)部32讀入活檢的適當(dāng)范圍參數(shù)。此外，在下一步驟S33中，腫瘤位置檢知控制部31根據(jù)位置信息存儲(chǔ)器33所存儲(chǔ)的上端位置A以及下端位置B的3維位置信息和適當(dāng)范圍參數(shù)來計(jì)算適合于適當(dāng)進(jìn)行活檢的活檢的適當(dāng)范圍。參照圖10進(jìn)行算出沿著腫瘤42的行進(jìn)方向^的適當(dāng)范圍K的說明。圖10是與圖9基本相同的圖，是利用圖9中的超聲波振子13的上端位置A和下端位置B來算出適當(dāng)范圍K的說明圖。如圖10所示，與沿著支氣管41的行進(jìn)方向^存在腫瘤42的上端位置a以及下端位置b對應(yīng)的上端位置A和下端位置B的線段AB的長度為沿著該方向^的腫瘤42的長度L。此外，還可以將適當(dāng)范圍K設(shè)定為腫瘤42的長度L。但是，腫瘤42還具有與圖10 所示的近似橢圓體形狀不同的形狀的情況，例如厚度較小的月牙形狀這樣的情況。因此，當(dāng)為了在所檢測的兩端的內(nèi)側(cè)設(shè)定或算出適當(dāng)范圍K而設(shè)定適當(dāng)范圍參數(shù)時(shí)進(jìn)行活檢的情況下，能夠更可靠地采集腫瘤42的組織。根據(jù)這樣的主旨，在本實(shí)施例中，在被檢測的線段 AB的內(nèi)側(cè)或中央側(cè)設(shè)定適當(dāng)范圍K。并且，例如通過下式來算出該適當(dāng)范圍K的上端位置A'以及下端位置B'。A' = (B-A) Xt/100+AB' = B-(B-A) Xt/100這里，作為適當(dāng)范圍參數(shù)的t是常數(shù)，例如可設(shè)定為10或幾10左右。此外，在腫瘤接近于球形的情況下，可設(shè)定為10以下。并且，在圖8的步驟S34中，腫瘤位置檢知控制部31將已算出的適當(dāng)范圍K的數(shù)據(jù)和存在腫瘤42的寬度方向Dt或中央位置c的信息向圖像顯示控制部四傳送。圖像顯示控制部四將適當(dāng)范圍K和存在腫瘤42的寬度方向Dt (或中央位置c)等信息作為活檢用范圍的信息與支氣管41的虛擬圖像(中的模擬形狀圖像)重疊著顯示到監(jiān)視器17上。圖12示出在監(jiān)視器17所顯示的支氣管41的虛擬圖像的模擬形狀圖像Λ上顯示適當(dāng)范圍K等時(shí)的1個(gè)顯示例。如圖12所示，在支氣管41的虛擬圖像的模擬形狀圖像上的與適當(dāng)范圍K對應(yīng)的位置顯示適當(dāng)范圍K，并且顯示存在腫瘤42的寬度方向DT(與該寬度方向Dt對應(yīng)的方向)。另外，還可以顯示該寬度方向Dt上的腫瘤42的中央位置C。此外，圖12中的前端為基準(zhǔn)位置P的2點(diǎn)劃線示出內(nèi)窺鏡18的插入路線。另外，如圖8的步驟S34的下一步驟S35所示，位置檢測裝置8繼續(xù)取得位置傳感器14的位置信息。并且，如步驟S36所示，位置檢測裝置8檢測探頭前端部12的3維位置， 將該3維位置信息發(fā)送至圖像顯示控制部四。該探頭前端部12的3維位置與在虛擬圖像 Ib上對應(yīng)的位置重疊顯示。因此，例如在步驟S37中，手術(shù)操作者將探頭前端部12配置在內(nèi)窺鏡18的(作為通道19a的前端開口的)前端面。利用位置檢測裝置8取得探頭前端部12的3維位置。并且，在圖12的虛擬圖像的模擬形狀圖像Λ上，成為將與內(nèi)窺鏡18的(通道19a 的前端開口的)前端面的3維位置對應(yīng)的位置例如作為基準(zhǔn)位置P顯示的狀態(tài)。此外，可將導(dǎo)管43的前端開口的位置作為基準(zhǔn)位置P顯示到虛擬圖像的模擬形狀圖像Λ上。本實(shí)施方式利用監(jiān)視器17來顯示如圖12所示的活檢用范圍和與其關(guān)聯(lián)的信息， 所以可輔助手術(shù)操作者順利地進(jìn)行活檢設(shè)備的定位，該活檢設(shè)備的定位用于使活檢設(shè)備從內(nèi)窺鏡18的通道19a的前端面繼續(xù)突出以從腫瘤42上采集組織。此外，在圖8的步驟S37的下一步驟S38中，腫瘤位置檢知控制部31處于等待重新設(shè)置適當(dāng)范圍K的狀態(tài)，當(dāng)不進(jìn)行此操作時(shí)，重復(fù)步驟S35 S38的處理。因此，手術(shù)操作者在例如從腫瘤42采集組織的活檢處理結(jié)束之前，可持續(xù)該動(dòng)作狀態(tài)。并且，在組織采集結(jié)束時(shí)重新設(shè)置適當(dāng)范圍K來結(jié)束圖8的位置檢測的動(dòng)作。在取得適當(dāng)范圍K、存在腫瘤42的寬度方向Dt和其中央位置c等的信息并在虛擬圖像上重疊顯示這些信息的處理結(jié)束之后，手術(shù)操作者從通道19a取出超聲波探頭2，該適當(dāng)范圍K用于通過采用了超聲波探頭2的活檢設(shè)備來容易地進(jìn)行組織采集。即，如圖3的步驟S7所說明的那樣，手術(shù)操作者一直保留著導(dǎo)管43而將超聲波探頭2從通道19a取出，并插入活檢設(shè)備。并且，手術(shù)操作者參照在圖12中顯示的虛擬圖像的模擬形狀圖像rt，如步驟SSK 示將活檢設(shè)備從內(nèi)窺鏡18的通道19a的前端開口突出，從腫瘤42采集組織。在此情況下，手術(shù)操作者將例如圖12的放大圖中的內(nèi)窺鏡18的通道19a的前端開口位置作為基準(zhǔn)位置P，使活檢設(shè)備向單點(diǎn)劃線示出的C的方向突出，由此可從腫瘤42采集組織。此外，在活檢設(shè)備的前端部設(shè)置有位置傳感器的情況下，利用位置檢測裝置8來檢測該位置，并且還在支氣管41的虛擬圖像的模擬形狀圖像Λ上顯示，所以手術(shù)操作者可更簡單地進(jìn)行活檢的處理。此外，可將活檢設(shè)備的位置信息存儲(chǔ)到位置信息存儲(chǔ)器33內(nèi)。這樣根據(jù)實(shí)施例1，生成支氣管41的虛擬圖像，在虛擬圖像上重疊顯示包含適當(dāng)范圍K的信息，所以能夠進(jìn)行輔助以易于進(jìn)行活檢的處理，該適當(dāng)范圍K是根據(jù)作為活檢對象的目標(biāo)組織的腫瘤至少沿著規(guī)定方向(體腔路徑的行進(jìn)方向)存在的范圍而算出的活檢用范圍。(實(shí)施例2)接著，說明本發(fā)明的實(shí)施例2。圖13示出本發(fā)明實(shí)施例2的活檢輔助系統(tǒng)IB的結(jié)構(gòu)。該活檢輔助系統(tǒng)IB是例如在圖5的活檢輔助系統(tǒng)1中不具有腫瘤檢知開關(guān)A34和腫瘤檢知開關(guān)B35的結(jié)構(gòu)。并且，在本實(shí)施例中，活檢輔助系統(tǒng)IB采用如下的結(jié)構(gòu)通過圖像處理自動(dòng)地執(zhí)行在實(shí)施例1中手術(shù)操作者所輸入操作的腫瘤檢知開關(guān)A34和腫瘤檢知開關(guān)B35的功能。將超聲波觀測裝置6內(nèi)的超聲波圖像生成部所生成的超聲波斷層圖像的圖像數(shù)據(jù)輸入至腫瘤位置檢知控制部31，腫瘤位置檢知控制部31在超聲波斷層圖像上通過圖像處理來檢測開始檢測腫瘤42的斷層圖像的時(shí)刻和沒有檢測出腫瘤42的斷層圖像的時(shí)刻。S卩，在使超聲波探頭2沿著支氣管41的行進(jìn)方向^移動(dòng)、探頭前端部12(的超聲波振子1 橫切腫瘤42的上端位置a時(shí)，(利用從圖11的左側(cè)圖像向其右側(cè)圖像的圖像變化)腫瘤位置檢知控制部31產(chǎn)生腫瘤檢知信號。同樣在觀察到腫瘤42的斷層圖像4 的狀態(tài)之后，在探頭前端部12 (的超聲波振子13)橫切腫瘤42的下端位置b時(shí)，(利用從圖11的右側(cè)圖像向其左側(cè)圖像的圖像變化) 腫瘤位置檢知控制部31產(chǎn)生無腫瘤信號。本實(shí)施例中的其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。圖14示出本實(shí)施例中的位置檢測動(dòng)作的流程圖。圖14所示的位置檢測的動(dòng)作僅與圖8處理的一部分不同。具體地說，將圖8中的步驟SM和步驟幻9變更為以下的步驟S24'以及步驟S29'。即，在步驟S23的下一步驟S24 ‘中，腫瘤位置檢知控制部31在超聲波斷層圖像上進(jìn)行是否是開始檢測腫瘤42的斷層圖像的時(shí)刻、即是否是根據(jù)腫瘤42的斷層圖像的檢測來檢測腫瘤檢知信號的判定。在沒有檢測到腫瘤檢知信號時(shí)返回步驟S21。另一方面，在判定為是開始檢測腫瘤 42斷層圖像的時(shí)刻的情況下、即檢測到腫瘤檢知信號的情況下，進(jìn)入步驟S25。另外，在步驟S28的下一步驟S29 ‘中，腫瘤位置檢知控制部31在超聲波斷層圖像上判定是否是沒有檢測出腫瘤42的斷層圖像的時(shí)刻、即判定是否通過檢測出沒有腫瘤42 的斷層圖像來檢測出無腫瘤信號。在沒有檢測出無腫瘤信號的情況下返回步驟S26。另一方面，在判定為檢測出無腫瘤信號的情況下，進(jìn)入步驟S30。此外，活檢輔助系統(tǒng)IB根據(jù)圖像處理的腫瘤檢知信號(不用手術(shù)操作者進(jìn)行地)進(jìn)行步驟S31的存在腫瘤42的寬度方向Dt的輸入。記錄也是同樣的。其它的動(dòng)作與實(shí)施例1相同。本實(shí)施例與實(shí)施例1相比可減輕手術(shù)操作者的負(fù)擔(dān)。另外，具有與實(shí)施例1同樣的效果。接著說明本實(shí)施例的變形例。在上述實(shí)施例1以及實(shí)施例2中，作為從內(nèi)窺鏡18前端面的位置針對腫瘤42的活檢用范圍，除了行進(jìn)方向的適當(dāng)范圍K之外，還可以檢測沿著與該方向正交的寬度方向Dt的兩端部位置E、F來算出該寬度方向Dt的適當(dāng)范圍J。圖15示出此情況的說明圖。另外，圖16示出此情況的處理順序。如步驟S41所示，手術(shù)操作者與圖9的情況相同，在行進(jìn)方向隊(duì)上使超聲波探頭2的探頭前端部12從上端位置A移動(dòng)到下端位置B。在此情況下，腫瘤位置檢知控制部31 —邊移動(dòng)一邊將基于位置檢測裝置8的位置傳感器14的位置檢測信息存儲(chǔ)到位置信息存儲(chǔ)器33。另外，與該移動(dòng)聯(lián)動(dòng)，如步驟S42所示，超聲波觀測裝置6內(nèi)的超聲波圖像生成部將通過超聲波振子13獲得的(超聲波)斷層圖像數(shù)據(jù)依次記錄到超聲波觀測裝置6內(nèi)的存儲(chǔ)器。此外，相關(guān)聯(lián)地存儲(chǔ)基于上述位置傳感器14的存儲(chǔ)在位置信息存儲(chǔ)器33中的位置檢測信息和超聲波觀測裝置6內(nèi)的存儲(chǔ)器所存儲(chǔ)的斷層圖像數(shù)據(jù)。在圖15中示出超聲波探頭2在支氣管41的行進(jìn)方向^上移動(dòng)時(shí)的代表位置以及作為在此情況下獲得的腫瘤42的斷層圖像數(shù)據(jù)(也稱為切片數(shù)據(jù))而被檢測出的腫瘤部分。在下一步驟S43中，超聲波圖像生成部針對由存儲(chǔ)器所存儲(chǔ)的斷層圖像數(shù)據(jù)的整體形成的體數(shù)據(jù)，通過圖像處理算出沿著與行進(jìn)方向^垂直的寬度方向Dt的、和超聲波振子13的距離最小的端部位置e和最遠(yuǎn)的端部位置f。此外，這些端部位置e以及f是與腫瘤42的和超聲波振子13的距離最小的端部位置E和最遠(yuǎn)的端部位置F對應(yīng)的超聲波斷層圖像上的位置，在圖15中附加括弧進(jìn)行顯示。此外，在下一步驟S44中，圖像處理裝置算出從在支氣管41的行進(jìn)方向Dl上的超聲波振子13到斷層圖像上的端部位置e、f的斷層圖像上的距離We、Wf。并且，超聲波圖像生成部將算出的斷層圖像上的距離We、Wf輸出到腫瘤位置檢知控制部31。在下一步驟S45中，腫瘤位置檢知控制部31根據(jù)斷層圖像上的距離ffe、Wf采用超聲波振子13的3維位置信息來算出腫瘤42的端部位置E、F。此外，在下一步驟S46中，腫瘤位置檢知控制部31采用端部位置E、F的信息，與沿著行進(jìn)方向^的適當(dāng)范圍K的情況同樣地算出與該行進(jìn)方向^垂直的寬度方向Dt的適當(dāng)范圍J。在下一步驟S47中，腫瘤位置檢知控制部31將所算出的寬度方向Dt的適當(dāng)范圍J 的信息輸出至圖像顯示控制部四。圖像顯示控制部四在監(jiān)視器17的顯示面上，將適當(dāng)范圍K、J重疊顯示在支氣管41的虛擬圖像上。根據(jù)本變形例，還可以將寬度方向Dt的適當(dāng)范圍J與行進(jìn)方向的適當(dāng)范圍K 一起顯示，所以手術(shù)操作者能夠更簡單地進(jìn)行活檢設(shè)備的活檢處理。在圖15中，與行進(jìn)方向^的適當(dāng)范圍K 一起算出與行進(jìn)方向^正交的寬度方向 Dt的適當(dāng)范圍J。與此相對，如以下所說明的那樣，可與行進(jìn)方向的適當(dāng)范圍K 一起算出來自行進(jìn)方向的周方向上的適當(dāng)范圍的2維區(qū)域。當(dāng)圖15所示的有代表性的斷層圖像數(shù)據(jù)在與支氣管41的行進(jìn)方向垂直的平面上表示時(shí)，如圖17所示。超聲波觀測裝置6內(nèi)部的超聲波圖像生成部算出存在如圖17所示的斷層圖像數(shù)據(jù)的例如2維區(qū)域。在圖17的例子中，將行進(jìn)方向^作為Z座標(biāo)，檢測與其垂直的斷層圖像面(X、Y平面)上的存在腫瘤42的各斷層圖像數(shù)據(jù)的2維區(qū)域(其中，Z軸是位置檢測裝置8的行進(jìn)方向隊(duì)的座標(biāo)軸)。超聲波圖像生成部針對從上端位置A到下端位置B的各斷層圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行該2維區(qū)域的檢測，并且將各斷層圖像數(shù)據(jù)中的2維區(qū)域的分布信息依次輸出到腫瘤位置檢知控制部31。
腫瘤位置檢知控制部31采用已取得各斷層圖像數(shù)據(jù)的Z軸座標(biāo)的位置將各斷層圖像數(shù)據(jù)在斷層圖像上的2維分布變換為位置座標(biāo)檢測系中的2維分布。腫瘤位置檢知控制部31通過從上端位置A到下端位置B進(jìn)行該處理，來算出以行進(jìn)方向^為軸的其周方向上的腫瘤42的3維分布區(qū)域。腫瘤位置檢知控制部31在算出腫瘤42的3維分布區(qū)域之后，算出其重心位置G。另外，如圖18所示，腫瘤位置檢知控制部31根據(jù)從腫瘤42的重心位置G起的3 維分布區(qū)域以及重心位置G，將從重心位置G起的規(guī)定距離r以內(nèi)的球部分作為適當(dāng)范圍M 來算出。此外，設(shè)定規(guī)定距離r在腫瘤42的3維分布區(qū)域的內(nèi)部。也可以取代從該重心位置G起的規(guī)定距離r以內(nèi)的適當(dāng)范圍M，而從腫瘤42的3維分布區(qū)域的周緣起以規(guī)定距離或規(guī)定比例算出作為內(nèi)側(cè)的適當(dāng)范圍N。腫瘤位置檢知控制部31將所算出的重心位置G以及適當(dāng)范圍M或N的3維位置信息輸出到圖像顯示控制部四。圖像顯示控制部四在支氣管的虛擬圖像上重疊顯示例如適當(dāng)范圍K、重心位置G以及適當(dāng)范圍M或N、內(nèi)窺鏡18前端面的基準(zhǔn)位置P。此外，圖像顯示控制部四可與上述適當(dāng)范圍K或J 一起將這些適當(dāng)范圍M或N作為第2適當(dāng)范圍進(jìn)行追加顯示，也可取代適當(dāng)范圍K或J而僅顯示適當(dāng)范圍M或N。圖19的上側(cè)示出在此狀態(tài)下的虛擬圖像的模擬形狀圖像Λ的顯示例。另外，在圖19的下側(cè)示出實(shí)際使作為活檢設(shè)備的例如活檢針51從內(nèi)窺鏡18的通道19a的前端開口突出以從腫瘤42采集組織的狀況。此外，示出在該活檢針51的前端部附近設(shè)置有位置傳感器52的例子。當(dāng)如上面所述設(shè)置有位置傳感器52時(shí)，可在虛擬圖像的模擬形狀圖像Λ上重疊顯示該位置Q。例如在圖19的情況下，從基準(zhǔn)位置P到位置Q的PQ方向?yàn)閺闹匦奈恢肎向下側(cè)偏移的方向，所以手術(shù)操作者以使PQ方向朝著重心位置G的方式來操作內(nèi)窺鏡18的彎曲部(稍微朝著圖19中的紙面上側(cè)彎曲)。并且，可通過向該方向突出，從腫瘤42中采集組
幺口
/Ν ο這樣，手術(shù)操作者可通過參照圖19上側(cè)的虛擬圖像的模擬形狀圖像Λ來容易地進(jìn)行從腫瘤42中采集組織的處理。另外，因?yàn)樵诨顧z設(shè)備中裝入了位置檢測單元，所以能夠根據(jù)活檢設(shè)備的位置信息進(jìn)行引導(dǎo)而不需要導(dǎo)管43的定位。此外，還可以對上述實(shí)施例進(jìn)行變形。例如在實(shí)施例1的圖9或圖10中，檢測出作為在支氣管41的行進(jìn)方向^上的超聲波振子13的3維位置的上端位置Α、B。作為已使該檢測位置變形的情況，可檢測或算出腫瘤42的上端位置a和下端位置 b?？赏ㄟ^參照上述斷層圖像上的來自超聲波振子13的距離信息和生成該斷層圖像時(shí)的超聲波振子13的3維位置信息來算出上端位置a以及b。并且，可根據(jù)腫瘤42的上端位置a和下端位置b將作為其兩端內(nèi)側(cè)(中央側(cè))的適當(dāng)范圍設(shè)定為活檢用范圍。另外，還可以同時(shí)算出兩端的中央位置。在此情況下，可有效輔助活檢的處理。另外，作為沿著支氣管41的行進(jìn)方向^等存在腫瘤42的范圍、例如以線段AB為進(jìn)行活檢的基準(zhǔn)的活檢用范圍，重疊顯示在支氣管41的虛擬圖像的模擬形狀圖像Λ上的情況也屬于本發(fā)明。即，可將在探頭前端部12所插入且移動(dòng)的支氣管的行進(jìn)方向上存在著
1腫瘤42等目標(biāo)組織的兩端位置的范圍作為活檢用范圍。此外，在上述各實(shí)施例中舉出以下的例子進(jìn)行了說明生成虛擬圖像(模擬圖像) 的虛擬圖像生成部16生成由作為體腔路徑的支氣管的模擬內(nèi)窺鏡圖像的VBS圖像和作為支氣管的模擬3維形狀圖像的模擬形狀圖像構(gòu)成的虛擬圖像。不過，虛擬圖像生成部16也可以適用于僅生成體腔路徑的模擬形狀圖像的模擬形狀圖像生成部的結(jié)構(gòu)的情況。另外， 虛擬圖像生成部16還可以適用于僅生成體腔路徑的模擬內(nèi)窺鏡圖像的模擬內(nèi)窺鏡圖像生成部的情況。另外，在上述的例子中，作為體腔路徑，以支氣管的情況進(jìn)行了說明，但不僅限于此，還可以適用于將探頭前端部12插入上部消化管或下部消化管進(jìn)行移動(dòng)這樣的情況。另外，局部地組合上述實(shí)施例等來構(gòu)成的實(shí)施例等、不變更發(fā)明主旨的實(shí)施例屬于本發(fā)明。本申請是將2009年11月17日在日本申請的特愿2009-262314號作為主張優(yōu)先權(quán)的基礎(chǔ)來進(jìn)行申請的，上述的公開內(nèi)容已引用到本申請說明書、權(quán)利要求書以及附圖中。
權(quán)利要求
1.一種活檢輔助系統(tǒng)，其特征在于，該活檢輔助系統(tǒng)具備模擬形狀圖像生成部，其根據(jù)針對被檢體的3維區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)生成體腔路徑的模擬形狀圖像；內(nèi)窺鏡，其具有插入到所述體腔路徑的內(nèi)窺鏡插入部和能夠讓活檢用處理器械貫穿的通道；超聲波探頭，其貫穿于所述通道內(nèi)，并在前端部設(shè)置有超聲波振子以及檢測3維位置的位置傳感器；超聲波圖像生成部，其生成所述超聲波振子的超聲波斷層圖像；位置檢測部，其根據(jù)從所述通道前端突出的所述超聲波探頭的前端部的移動(dòng)，來檢測在超聲波斷層圖像上檢測出活檢對象的目標(biāo)組織的兩端位置時(shí)的所述位置傳感器的3維位置；以及圖像顯示控制部，其根據(jù)與所述位置檢測部所檢測出的所述兩端位置對應(yīng)的所述3維位置，將所述目標(biāo)組織中的由所述活檢用處理器械進(jìn)行活檢的活檢用范圍重疊顯示到與所述模擬形狀圖像上的所述活檢用范圍對應(yīng)的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活檢輔助系統(tǒng)，其特征在于，所述位置檢測部還檢測在所述內(nèi)窺鏡的前端面或其周邊設(shè)定的基準(zhǔn)位置的3維位置，所述圖像顯示控制部將所述基準(zhǔn)位置重疊顯示到與所述模擬形狀圖像上的所述基準(zhǔn)位置對應(yīng)的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活檢輔助系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像顯示控制部將與根據(jù)所述兩端位置而分別設(shè)定在各兩端位置內(nèi)側(cè)的內(nèi)側(cè)兩端位置對應(yīng)的范圍作為所述活檢用范圍，將該活檢用范圍重疊顯示在與所述模擬形狀圖像上的所述活檢用范圍對應(yīng)的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活檢輔助系統(tǒng)，其特征在于，所述位置檢測部檢測所述超聲波斷層圖像上的所述目標(biāo)組織的重心位置或中央位置的3維位置，所述圖像顯示控制部將所述重心位置或中央位置重疊顯示在與所述模擬形狀圖像上的所述重心位置或中央位置對應(yīng)的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活檢輔助系統(tǒng)，其特征在于，所述位置檢測部檢測所述超聲波探頭的前端部沿著所述體腔路徑的行進(jìn)方向移動(dòng)時(shí)檢測出的所述目標(biāo)組織的兩端位置沿著行進(jìn)方向的3維位置，并且檢測在所述超聲波斷層圖像上沿著與所述行進(jìn)方向正交的寬度方向檢測出的所述目標(biāo)組織的中心或重心位置，此外，所述圖像顯示控制部將沿著所述行進(jìn)方向的所述目標(biāo)組織的兩端位置以內(nèi)的范圍作為所述活檢用范圍，重疊顯示到與所述模擬形狀圖像上的所述活檢用范圍對應(yīng)的位置，并且將沿著所述寬度方向的所述目標(biāo)組織的中心或重心位置重疊顯示到所述模擬形狀圖像上的與所述中心或重心位置對應(yīng)的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的活檢輔助系統(tǒng)，其特征在于，所述位置檢測部檢測所述超聲波探頭的前端部沿著所述體腔路徑的行進(jìn)方向移動(dòng)時(shí)檢測出的所述目標(biāo)組織的兩端位置沿著行進(jìn)方向的3維位置，并且檢測在所述超聲波斷層圖像上沿著與所述行進(jìn)方向正交的寬度方向檢測出的所述目標(biāo)組織的中心或重心位置，此外，所述圖像顯示控制部將沿著所述行進(jìn)方向的所述目標(biāo)組織的兩端位置以內(nèi)的范圍作為所述活檢用范圍，重疊顯示到與所述模擬形狀圖像上的所述活檢用范圍對應(yīng)的位置，并且，將沿著所述寬度方向的所述目標(biāo)組織的中心或重心位置重疊顯示到所述模擬形狀圖像上的與所述中心或重心位置對應(yīng)的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活檢輔助系統(tǒng)，其特征在于，所述位置檢測部檢測所述超聲波探頭的前端部沿著所述體腔路徑的行進(jìn)方向移動(dòng)時(shí)檢測出的所述目標(biāo)組織的兩端位置沿著行進(jìn)方向的3維位置，并且檢測在所述超聲波斷層圖像上沿著與所述行進(jìn)方向正交的寬度方向檢測出的所述目標(biāo)組織的兩端位置，所述圖像顯示控制部將分別沿著所述行進(jìn)方向以及所述寬度方向的所述目標(biāo)組織的兩端位置以內(nèi)的范圍作為所述活檢用范圍，重疊顯示到與所述模擬形狀圖像上的所述活檢用范圍對應(yīng)的位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的活檢輔助系統(tǒng)，其特征在于，所述位置檢測部檢測所述超聲波探頭的前端部沿著所述體腔路徑的行進(jìn)方向移動(dòng)時(shí)檢測出的所述目標(biāo)組織的兩端位置沿著行進(jìn)方向的3維位置，并且檢測在所述超聲波斷層圖像上沿著與所述行進(jìn)方向正交的寬度方向檢測出的所述目標(biāo)組織的兩端位置，所述圖像顯示控制部將分別沿著所述行進(jìn)方向以及所述寬度方向的所述目標(biāo)組織的兩端位置以內(nèi)的范圍作為所述活檢用范圍，重疊顯示到與所述模擬形狀圖像上的所述活檢用范圍對應(yīng)的位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的活檢輔助系統(tǒng)，其特征在于，所述模擬形狀圖像生成部生成支氣管、上部消化管以及下部消化管中的任意一方的模擬形狀圖像，作為所述體腔路徑的模擬形狀圖像。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的活檢輔助系統(tǒng)，其特征在于，所述模擬形狀圖像生成部生成支氣管、上部消化管以及下部消化管中的任意一方的模擬形狀圖像，作為所述體腔路徑的模擬形狀圖像。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的活檢輔助系統(tǒng)，其特征在于，所述活檢用處理器械在該活檢用處理器械的前端部附近具有位置傳感器，所述位置檢測部檢測所述活檢用處理器械的位置傳感器的3維位置，所述圖像顯示控制部將所述活檢用處理器械的位置傳感器的所述3維位置重疊顯示到所述模擬形狀圖像上的對應(yīng)位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的活檢輔助系統(tǒng)，其特征在于，該活檢輔助系統(tǒng)還具有存儲(chǔ)部，該存儲(chǔ)部存儲(chǔ)所述位置檢測部所檢測出的所述目標(biāo)組織的兩端位置的位置信息以及所述活檢用處理器械的位置傳感器的位置信息。
全文摘要
活檢輔助系統(tǒng)具備模擬形狀圖像生成部，其根據(jù)針對被檢體的3維區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)來生成作為插入對象的體腔內(nèi)的模擬形狀圖像；內(nèi)窺鏡，其具有內(nèi)窺鏡插入部以及通道；超聲波探頭，其貫穿于通道內(nèi)，并在前端部設(shè)置有超聲波振子以及檢測3維位置的位置傳感器；超聲波圖像生成部，其生成超聲波斷層圖像；位置檢測部，其通過從通道突出的超聲波探頭的移動(dòng)來檢測超聲波斷層圖像中的與目標(biāo)組織的兩端位置對應(yīng)的3維位置；以及圖像顯示控制部，其將基于兩端位置的活檢用范圍的信息重疊顯示到模擬形狀圖像上。
文檔編號A61B8/12GK102231965SQ201080003323
公開日2011年11月2日 申請日期2010年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月17日
發(fā)明者大西順一 申請人:奧林巴斯醫(yī)療株式會(huì)社