JP6659766B2 - Optical measuring device and ultrasonic diagnostic device - Google Patents

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本発明の実施形態は、光計測装置及び超音波診断装置に関する。   Embodiments of the present invention relate to an optical measurement device and an ultrasonic diagnostic device.

生体内部を非侵襲に測定する技術にはさまざまな手法がある。その一つである光計測は、被爆の問題がなく、波長を選択することにより計測対象である化合物を選択できるという利点を有している。一般の生体光計測装置は光照射部を生体皮膚表面に押し当て経皮で生体内部に照射し、透過または反射してきた光が再び皮膚を透過して生体外に出射したものを計測し、これに基づいて種々の生体情報を計算する。光計測によって生体内部の異常組織の存在を判断する根底に、正常組織との光の吸収係数の違いがある。すなわち、生体内部において異常組織の吸収係数が異なるため、吸収量の差に応じた検出光量の差が生じる。つまり、検出光量から逆問題として解くと異常組織の吸収係数を求めることができ、求めた吸収係数から異常組織の性状を判別できる。また、計測した光により、計測位置、深さを解析する。この解析手法には、光照射部(以後光源と略す)と検出器の距離を調整するという手法(空間分解法)、および強度が時間的に変化する光源を用い、光が到達する時間の違いから深さ情報を得る手法(時間分解法)、さらにはこれらを組み合わせた方法などがある。これらの解析法により、高品質の信号を取得できる生体光計測装置が実現する。しかしながら、生体内の光による情報の画像化には空間分解能が低さに問題がある。さらに、反射光の検出結果から正しい位置情報を得るには数多くのデータを複雑なアルゴリズムで演算する必要があり、リアルタイムで判定できるものではない。   There are various techniques for noninvasively measuring the inside of a living body. Optical measurement, which is one of them, has an advantage that a compound to be measured can be selected by selecting a wavelength without a problem of exposure. A general biological light measurement device irradiates the inside of a living body through the skin by pressing the light irradiation unit against the surface of the living skin, and measures the transmitted or reflected light that has passed through the skin again and exited outside the living body. Various biological information is calculated based on the Underlying the determination of the presence of abnormal tissue inside a living body by optical measurement is based on the difference in light absorption coefficient from normal tissue. That is, since the absorption coefficient of the abnormal tissue differs inside the living body, a difference in the detected light amount occurs according to the difference in the absorption amount. That is, if the inverse problem is solved from the detected light amount, the absorption coefficient of the abnormal tissue can be obtained, and the properties of the abnormal tissue can be determined from the obtained absorption coefficient. In addition, the measurement position and depth are analyzed using the measured light. In this analysis method, the method of adjusting the distance between the light irradiation unit (hereinafter abbreviated as light source) and the detector (spatial resolution method), and the difference in time of light arrival using a light source whose intensity changes over time (Decomposition method) that obtains depth information from, and a method combining these methods. With these analysis methods, a biological optical measurement device that can acquire a high-quality signal is realized. However, imaging of information using light in a living body has a problem with low spatial resolution. Furthermore, in order to obtain correct position information from the detection result of the reflected light, it is necessary to calculate a large amount of data with a complicated algorithm, and it cannot be determined in real time.

生体光計測において、実現可能性が高いとされる応用に、乳がん検査が挙げられる。しかし、上述したように光計測単独では分解能と解析時間に問題があるため、他のモダリティと併用して検査性能を向上させる方式が望ましい。そこで我々は、超音波エコーの形態情報を利用して光の低空間分解能を補うという方式を提案した。この方式により、生体組織の中の形態的特徴と、形態的特徴部分の成分分布が従来よりも短時間で判別できることが期待されるものの、即時判定にはまだ改善の余地がある。   One application that is considered highly feasible in living body optical measurement is breast cancer testing. However, as described above, there is a problem in resolution and analysis time in optical measurement alone. Therefore, a method for improving inspection performance in combination with another modality is desirable. Therefore, we proposed a method to compensate for the low spatial resolution of light using the morphological information of ultrasonic echo. According to this method, it is expected that the morphological feature in the living tissue and the component distribution of the morphological feature portion can be determined in a shorter time than before, but there is still room for improvement in the immediate determination.

ところで、乳がんは女性の主な死亡原因のひとつである。乳がんのスクリーニングと早期診断は、死亡率を減少させ、健康管理の費用の抑制において非常に大きな価値を持つ。現在の方法では乳房の組織の触診と、疑わしい組織変形を探すためのX線撮影を行う。X線写真に疑わしい箇所があると、超音波撮像を行い、さらに外科的組織検査を行う。これらの一連の検査は最終的な結論に達するまでにかなりの時間を要する。また、閉経前の若年層においては乳腺が多くX線撮影においては感度が得にくいという問題もある。従って、特に若年層においては超音波撮像によるスクリーニングの意義は大きい。   By the way, breast cancer is one of the leading causes of death in women. Screening and early diagnosis of breast cancer has tremendous value in reducing mortality and controlling health care costs. Current methods involve palpation of breast tissue and x-rays to look for suspicious tissue deformation. If there is a suspicious spot on the radiograph, an ultrasound image is taken and a surgical histology is performed. These series of tests take a considerable amount of time to reach the final conclusion. In addition, there is also a problem in that the young people before menopause have many mammary glands and it is difficult to obtain sensitivity in X-ray photography. Therefore, screening by ultrasonic imaging is particularly significant for young people.

一般に、超音波撮像においては、認定された操作者による超音波静止画像の採取を行い、専門の読影者(複数の場合もある)によって画像上の形態情報から判定が下される。検診においては操作者の疲労と集中力低下による見落としの危険性を鑑み、一人の操作者によるスクリーニングは一日あたり最大でも50名が限度とされる。   In general, in ultrasonic imaging, a still image of an ultrasonic image is collected by a certified operator, and a judgment is made based on morphological information on the image by a specialized interpreter (there may be a plurality of images). Considering the risk of oversight due to operator fatigue and reduced concentration during screening, screening by one operator is limited to a maximum of 50 persons per day.

超音波画像の撮像において、形態的特徴を捉えた静止画像を採取するには操作者の知識と経験が非常に重要となる。的確かつ迅速なスクリーニングには、習熟度も要求される。例えば被験者一人あたりの検査時間は標準的に5分から10分であるが、操作者の技能によってはさらに時間がかかる場合もある。すなわち、現在の超音波撮像によるスクリーニングにおいては、操作者の熟練度によって画像採取の的確性がばらつく可能性がある。さらに画像採取に際しては常時画像の注視が必要な上、操作者単独の判断にゆだねられるため、熟練した操作者であってもその精神的負担は大きい。動画ですべての画像情報を採取する方式もあるが、この場合は読影者側の負担が大きくなる。   In capturing an ultrasonic image, knowledge and experience of an operator are very important to capture a still image capturing morphological features. Accurate and rapid screening also requires proficiency. For example, the test time per subject is typically 5 to 10 minutes, but it may take longer depending on the skill of the operator. That is, in the current screening by ultrasonic imaging, the accuracy of image acquisition may vary depending on the skill level of the operator. Furthermore, when taking an image, it is necessary to watch the image at all times, and since it is left to the judgment of the operator alone, even a skilled operator has a large mental burden. There is also a method of collecting all image information in a moving image, but in this case, the burden on the image reader becomes large.

この様な超音波画層診断での問題を解決するために、生体光計測で得られた生体の代謝情報により超音波プローブの測定位置を面方向で誘導し、技師の負担を軽減する方式が提案されている。この様な方式により、超音波画像撮像において、従来に比して短時間かつ比較的容易に異常部位を検出・判別可能になっている。   In order to solve such problems in ultrasonic image diagnosis, a method has been proposed in which the measurement position of an ultrasonic probe is guided in a plane direction by metabolic information of a living body obtained by living body optical measurement, thereby reducing the burden on a technician. Proposed. With such a method, it is possible to relatively easily detect and determine an abnormal portion in a short time and in comparison with the related art in ultrasonic imaging.

特開2004−073559号公報JP 2004-073559 A 特開2009−247683号公報JP 2009-247683 A 特開2000−237196号公報JP 2000-237196 A 特開2005−331292号公報JP 2005-331292 A 特開2007−020735号公報JP-A-2007-020735 特開2009−077931号公報JP 2009-077931 A

しかしながら、生体光計測を利用する超音波画像撮像の超音波プローブ位置誘導については、依然として改善の余地がある。   However, there is still room for improvement in ultrasonic probe position guidance for ultrasonic imaging using living body optical measurement.

本実施形態に係る光計測装置は、超音波プローブと共に用いられ、光照射部、複数の対の光検出部、出力部を具備する。光照射部は、被検体内に少なくとも一つの位置から光を照射する。複数の対の光検出部は、それぞれが超音波プローブの超音波送受信面を挟んで配置される複数の対の光検出部であって、各対の対称軸が超音波送受信面内に位置し且つ各対の対称軸が超音波送受信面を規定する辺の一つと並ぶように配置され、被検体内で反射された光の強度を検出する。出力部は、被検体内において異常な光吸収係数を示す部位への接近度に基づく支援情報を出力する。 The optical measurement device according to the present embodiment is used together with an ultrasonic probe, and includes a light irradiation unit, a plurality of pairs of light detection units, and an output unit. The light irradiating unit irradiates the subject with light from at least one position. The plurality of pairs of light detectors are a plurality of pairs of light detectors, each of which is disposed with the ultrasonic transmission / reception surface of the ultrasonic probe interposed therebetween, and the symmetry axis of each pair is located in the ultrasonic transmission / reception surface. In addition, each pair of symmetry axes is arranged so as to be aligned with one of the sides that define the ultrasonic transmitting / receiving surface, and detects the intensity of light reflected within the subject. The output unit outputs support information based on the degree of approach to a part having an abnormal light absorption coefficient in the subject.

図1は、第1の実施形態に係る超音波診断装置1のブロック構成図を示している。FIG. 1 is a block diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the first embodiment. 図2は、光プローブ40、光計測処理ユニット42からなる生体光計測装置4のブロック構成図である。FIG. 2 is a block diagram of the biological light measurement device 4 including the optical probe 40 and the light measurement processing unit 42. 図3は、超音波プローブ12に対する光照射部400及び光検出部401a〜dの配置例を示した図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an arrangement example of the light irradiation unit 400 and the light detection units 401 a to 401 d with respect to the ultrasonic probe 12. 図4(a)、(b)、(c)は、図3の配置例を用いた密着度の測定処理を説明するための図である。FIGS. 4A, 4B, and 4C are diagrams for explaining a process of measuring the degree of adhesion using the arrangement example of FIG. 図5(a)、(b)、(c)は、異常部位の三次元的方位及び距離の測定処理を説明するための図である。FIGS. 5A, 5B, and 5C are diagrams for explaining the measurement processing of the three-dimensional azimuth and the distance of the abnormal part. 図6は、異常部位の三次元的方位及び距離の測定処理に用いる光照射部400及び光検出部401a〜dの配置例を示した図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the arrangement of the light irradiation unit 400 and the light detection units 401a to 401d used in the measurement processing of the three-dimensional azimuth and the distance of the abnormal part. 図7は、乳がん検査における乳房への密着度、異常部位の三次元的方位及び距離を測定した場合において、モニター14に表示される支援情報の一例である。FIG. 7 is an example of the support information displayed on the monitor 14 when the degree of adhesion to the breast and the three-dimensional azimuth and the distance of the abnormal site in the breast cancer test are measured. 図8は、モニター14に表示される支援情報の変形例である。FIG. 8 is a modified example of the support information displayed on the monitor 14. 図9は、異常部位を超音波走査領域内に配置するための一次誘導を目的とする支援情報の一例を示した図である。FIG. 9 is a diagram showing an example of support information for primary guidance for locating an abnormal part in the ultrasonic scanning area. 図10は、一次誘導に従って超音波プローブ12を移動させた後、異常部位からの光の信号量を最大化するための二次誘導を目的とする支援情報の一例を示した図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of support information for secondary guidance for maximizing the signal amount of light from an abnormal part after moving the ultrasonic probe 12 according to the primary guidance. 図11は、光検出部401毎の検出光の信号強度に基づいて算出された、光検出部401毎の吸収信号強度(或いは減衰信号強度)を、支援情報としてレベルメーターで表示する実施例である。FIG. 11 shows an embodiment in which the absorption signal strength (or attenuation signal strength) of each light detection unit 401 calculated based on the signal strength of the detection light of each light detection unit 401 is displayed by a level meter as support information. is there. 図12(a)、(b)は、音響信号として出力される支援情報の一例を示している。FIGS. 12A and 12B show an example of support information output as an audio signal. 図13は、図6に示した配置の変形例である。FIG. 13 is a modification of the arrangement shown in FIG. 図14は、図6に示した配置の他の変形例である。FIG. 14 shows another modification of the arrangement shown in FIG. 図15は、図6に示した配置の他の変形例である。FIG. 15 shows another modification of the arrangement shown in FIG. 図16は、図6に示した配置の他の変形例である。FIG. 16 shows another modification of the arrangement shown in FIG. 図17は、図6に示した配置の他の変形例である。FIG. 17 shows another modification of the arrangement shown in FIG. 図18は、図6に示した配置の他の変形例である。FIG. 18 shows another modification of the arrangement shown in FIG. 図19は、第2の実施形態に係る超音波診断装置1が有する生体光計測装置4のブロック構成図である。FIG. 19 is a block diagram of the biological light measurement device 4 included in the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the second embodiment. 図20は、第3の実施形態に係る超音波診断装置1が有する生体光計測装置4のブロック構成図である。FIG. 20 is a block diagram of the biological light measurement device 4 included in the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the third embodiment. 図21は、図20に示す生体光計測装置4を用いた密着度判定と異常部位の方位決定する手順の一例を示している。FIG. 21 shows an example of a procedure for determining the degree of adhesion and determining the direction of the abnormal part using the biological light measurement device 4 shown in FIG. 図22は、第4の実施形態に係る超音波診断装置1が有する生体光計測装置4のブロック構成図である。FIG. 22 is a block diagram of the biological light measurement device 4 included in the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the fourth embodiment. 図23は、第5の本実施形態に係る超音波診断装置1のプローブを被検体接触面側から見た図である。FIG. 23 is a diagram of the probe of the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the fifth embodiment as viewed from the subject contact surface side. 図24は、異常部位を球体として近似する場合に、プローブPと超音波走査断面上において特定される異常部位の位置及び大きさを模式的に示した図である。FIG. 24 is a diagram schematically illustrating the position and size of an abnormal site specified on the ultrasonic scanning cross section when the abnormal site is approximated as a sphere. 図25は、超音波走査断面に対応する超音波画像を示した図である。FIG. 25 is a diagram showing an ultrasonic image corresponding to an ultrasonic scanning section. 図26は、超音波画像上において位置、大きさが特定された異常部位の表示形態を説明するための図である。FIG. 26 is a diagram for explaining a display form of an abnormal part whose position and size are specified on the ultrasonic image. 図27は、第5の実施形態に係る超音波診断装置1のプローブの、光照射部400及び光検出部401の配置の変形例1を示した図である。FIG. 27 is a diagram illustrating a first modification of the arrangement of the light irradiation unit 400 and the light detection unit 401 of the probe of the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the fifth embodiment. 図28は、第5の実施形態に係る超音波診断装置1のプローブの、光照射部400及び光検出部401の配置の変形例2を示した図である。FIG. 28 is a diagram illustrating a second modification of the arrangement of the light irradiation unit 400 and the light detection unit 401 of the probe of the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the fifth embodiment. 図29は、第5の実施形態に係る超音波診断装置1のプローブの、光照射部400及び光検出部401の配置の変形例3を示した図である。FIG. 29 is a diagram illustrating a modification 3 of the arrangement of the light irradiation unit 400 and the light detection unit 401 of the probe of the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the fifth embodiment. 図30は、生体光計測によって特定された異常部位とプローブとの接近状態を、超音波画像の画面の一部(例えばアイコン等)の明度(の変化)として示す形態を示した図である。FIG. 30 is a diagram showing a form in which the approach state between the abnormal part and the probe identified by the biological light measurement is shown as the brightness (change) of a part (for example, an icon or the like) of the screen of the ultrasonic image. 図31(a)〜(d)は、プローブが特定された異常部位に接近するに従ってアイコンの明度が変化する様子を例示した図である。FIGS. 31A to 31D are diagrams illustrating an example in which the brightness of the icon changes as the probe approaches the specified abnormal part. 図32(a)〜(d)は、プローブが特定された異常部位に接近するに従ってアイコンの色彩等が変化する様子を例示した図である。FIGS. 32A to 32D are diagrams exemplifying a state in which the color and the like of the icon change as the probe approaches the specified abnormal part. 図33(a)〜(d)は、プローブが特定された異常部位に接近するに従ってアイコンの表示面積が変化する様子を例示した図である。FIGS. 33A to 33D are diagrams illustrating a state where the display area of the icon changes as the probe approaches the specified abnormal part. 図34(a)〜(d)は、プローブが特定された異常部位に接近するに従ってアイコンの表示位置が変化する様子を例示した図である。FIGS. 34A to 34D are diagrams illustrating a state where the display position of the icon changes as the probe approaches the specified abnormal part. 図35(a)〜(d)は、プローブが特定された異常部位に接近するに従ってアイコンの揺れの振幅が変化する様子を例示した図である。FIGS. 35A to 35D are diagrams illustrating a manner in which the amplitude of the icon swing changes as the probe approaches the specified abnormal part. 図36(a)〜(d)は、プローブが特定された異常部位に接近するに従ってアイコンの形状が変化する様子を例示した図である。FIGS. 36A to 36D are diagrams illustrating a state in which the shape of the icon changes as the probe approaches the specified abnormal part.

以下、各実施形態を図面に従って説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。   Hereinafter, each embodiment will be described with reference to the drawings. In the following description, components having substantially the same functions and configurations are denoted by the same reference numerals, and repeated description will be made only when necessary.

(第1の実施形態)
図1は、本実施形態に係る超音波診断装置1のブロック構成図を示している。同図に示す超音波診断装置1は、超音波プローブ12、入力装置13、モニター14、超音波送信ユニット21、超音波受信ユニット22、Bモード処理ユニット23、ドプラ処理ユニット24、RAWデータメモリ25、ボリュームデータ生成ユニット26、画像処理ユニット28、表示処理ユニット30、制御プロセッサ(CPU)31、記憶ユニット32、インターフェースユニット33を具備している。また、本実施形態に係る超音波診断装置1は、生体光計測装置4を実現するための光プローブ40及び光計測処理ユニット42と、超音波プローブ12の配置操作を支援するための支援情報を生成する支援情報生成ユニット44と、をさらに具備する。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a block diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the present embodiment. The ultrasonic diagnostic apparatus 1 shown in FIG. 1 includes an ultrasonic probe 12, an input device 13, a monitor 14, an ultrasonic transmitting unit 21, an ultrasonic receiving unit 22, a B-mode processing unit 23, a Doppler processing unit 24, and a RAW data memory 25. , A volume data generation unit 26, an image processing unit 28, a display processing unit 30, a control processor (CPU) 31, a storage unit 32, and an interface unit 33. Further, the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the present embodiment transmits the optical probe 40 and the optical measurement processing unit 42 for realizing the biological optical measurement device 4 and the support information for supporting the arrangement operation of the ultrasonic probe 12. And a support information generating unit 44 for generating.

なお、本実施形態においては、図1に示した様に、生体光計測装置を内蔵する(生体光計測装置と一体構造の)超音波診断装置1を例として説明する。しかしながら、当該例に拘泥されず、生体光計測装置と超音波診断装置とを別体構造としてもよい。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1, an ultrasonic diagnostic apparatus 1 having a built-in living body optical measurement device (integrated with the living body optical measuring device) will be described as an example. However, without being limited to this example, the biological optical measurement device and the ultrasonic diagnostic device may be formed as separate structures.

超音波プローブ12は、生体を典型例とする被検体に対して超音波を送信し、当該送信した超音波に基づく被検体からの反射波を受信するデバイス(探触子)であり、その先端に複数に配列された圧電振動子、整合層、バッキング材等を有している。圧電振動子は、超音波送信ユニット21からの駆動信号に基づきスキャン領域内の所望の方向に超音波を送信し、当該被検体からの反射波を電気信号に変換する。整合層は、当該圧電振動子に設けられ、超音波エネルギーを効率良く伝播させるための中間層である。バッキング材は、当該圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止する。当該超音波プローブ12から被検体に超音波が送信されると、当該送信超音波は、体内組織の音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、エコー信号として超音波プローブ12に受信される。このエコー信号の振幅は、反射することになった不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。また、送信された超音波パルスが、移動している血流で反射された場合のエコーは、ドプラ効果により移動体の超音波送受信方向の速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。   The ultrasonic probe 12 is a device (probe) that transmits ultrasonic waves to a subject, typically a living body, and receives a reflected wave from the subject based on the transmitted ultrasonic waves. A plurality of piezoelectric vibrators, a matching layer, a backing material, and the like. The piezoelectric vibrator transmits an ultrasonic wave in a desired direction in a scan area based on a drive signal from the ultrasonic transmission unit 21 and converts a reflected wave from the subject into an electric signal. The matching layer is an intermediate layer provided on the piezoelectric vibrator and for efficiently transmitting ultrasonic energy. The backing material prevents ultrasonic waves from propagating backward from the piezoelectric vibrator. When an ultrasonic wave is transmitted from the ultrasonic probe 12 to the subject, the transmitted ultrasonic wave is successively reflected on the discontinuous surface of the acoustic impedance of the body tissue, and is received by the ultrasonic probe 12 as an echo signal. The amplitude of the echo signal depends on the difference in acoustic impedance at the discontinuous surface that has been reflected. Further, the echo when the transmitted ultrasonic pulse is reflected by the moving blood flow undergoes a frequency shift due to the Doppler effect depending on the velocity component of the moving object in the ultrasonic transmission / reception direction.

なお、本実施形態においては、超音波プローブ12は、複数の超音波振動子が所定の方向に沿って配列された一次元アレイプローブであるとする。しかしながら、当該例に拘泥されず、超音波プローブ12は、ボリュームデータを取得可能なものとして、二次元アレイプローブ(複数の超音波振動子が二次元マトリックス状に配列されたプローブ)、又はメカニカル4Dプローブ(超音波振動子列をその配列方向と直交する方向に機械的に煽りながら超音波走査を実行可能なプローブ)であってもよい。   In the present embodiment, it is assumed that the ultrasonic probe 12 is a one-dimensional array probe in which a plurality of ultrasonic transducers are arranged along a predetermined direction. However, without being limited to this example, the ultrasonic probe 12 may be a two-dimensional array probe (a probe in which a plurality of ultrasonic transducers are arranged in a two-dimensional matrix) or a mechanical 4D A probe (a probe capable of executing ultrasonic scanning while mechanically swaying the ultrasonic transducer array in a direction orthogonal to the arrangement direction) may be used.

入力装置13は、装置本体11に接続され、オペレータからの各種指示、条件、関心領域(ROI)の設定指示、種々の画質条件設定指示等を装置本体11にとりこむための各種スイッチ、ボタン、トラックボール、マウス、キーボード等を有している。また、入力装置13は、後述する穿刺術支援機能において、穿刺針の針先位置を含む穿刺術情報を取り込むタイミングを指示するためのボタン等を有している。   The input device 13 is connected to the device main body 11, and various switches, buttons, and tracks for inputting various instructions, conditions, instructions for setting a region of interest (ROI), various image quality condition setting instructions, and the like from the operator to the device main body 11. It has a ball, mouse, keyboard, etc. In addition, the input device 13 has a button or the like for instructing a timing at which puncture information including a needle tip position of a puncture needle is taken in a puncture assist function described later.

モニター14は、表示処理ユニット30からのビデオ信号に基づいて、生体内の形態学的情報や、血流情報を画像として表示する。   The monitor 14 displays in-vivo morphological information and blood flow information as images based on the video signal from the display processing unit 30.

超音波送信ユニット21は、図示しないトリガ発生回路、遅延回路およびパルサ回路等を有している。トリガ発生回路では、所定のレート周波数fr Hz(周期;1/fr秒)で、送信超音波を形成するためのトリガパルスが繰り返し発生される。また、遅延回路では、チャンネル毎に超音波をビーム状に集束し且つ送信指向性を決定するのに必要な遅延時間が、各トリガパルスに与えられる。パルサ回路は、このトリガパルスに基づくタイミングで、プローブ12に駆動パルスを印加する。   The ultrasonic transmission unit 21 has a trigger generation circuit, a delay circuit, a pulser circuit, and the like (not shown). In the trigger generation circuit, a trigger pulse for forming a transmission ultrasonic wave is repeatedly generated at a predetermined rate frequency fr Hz (period; 1 / fr second). Further, in the delay circuit, a delay time necessary for focusing the ultrasonic waves in a beam shape for each channel and determining transmission directivity is given to each trigger pulse. The pulser circuit applies a drive pulse to the probe 12 at a timing based on the trigger pulse.

超音波受信ユニット22は、図示していないアンプ回路、A/D変換器、遅延回路、加算器等を有している。アンプ回路では、プローブ12を介して取り込まれたエコー信号をチャンネル毎に増幅する。A/D変換器では、増幅されたアナログのエコー信号をデジタルエコー信号に変換する。遅延回路では、デジタル変換されたたエコー信号に対し受信指向性を決定し、受信ダイナミックフォーカスを行うのに必要な遅延時間を与え、その後加算器において加算処理を行う。この加算により、エコー信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調され、受信指向性と送信指向性とにより超音波送受信の総合的なビームが形成される。   The ultrasonic receiving unit 22 has an amplifier circuit, an A / D converter, a delay circuit, an adder, and the like (not shown). The amplifier circuit amplifies the echo signal captured via the probe 12 for each channel. The A / D converter converts the amplified analog echo signal into a digital echo signal. The delay circuit determines the reception directivity of the digitally converted echo signal, gives a delay time necessary for performing the reception dynamic focus, and then performs an addition process in an adder. By this addition, the reflected component of the echo signal from the direction corresponding to the reception directivity is emphasized, and the reception directivity and the transmission directivity form an overall beam for ultrasonic transmission and reception.

Bモード処理ユニット23は、受信ユニット22からエコー信号を受け取り、対数増幅、包絡線検波処理などを施し、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータを生成する。   The B-mode processing unit 23 receives the echo signal from the receiving unit 22, performs logarithmic amplification, envelope detection processing, and the like, and generates data whose signal intensity is represented by brightness.

ドプラ処理ユニット24は、受信ユニット22から受け取ったエコー信号から血流信号を抽出し、血流データを生成する。血流の抽出は、通常CFM(Color Flow Mapping)で行われる。この場合、血流信号を解析し、血流データとして平均速度、分散、パワー等の血流情報を多点について求める。   The Doppler processing unit 24 extracts a blood flow signal from the echo signal received from the receiving unit 22, and generates blood flow data. Extraction of blood flow is usually performed by CFM (Color Flow Mapping). In this case, the blood flow signal is analyzed, and blood flow information such as average velocity, variance, and power is obtained for multiple points as blood flow data.

RAWデータメモリ25は、Bモード処理ユニット23から受け取った複数のBモードデータを用いて、三次元的な超音波走査線上のBモードデータであるBモードRAWデータを生成する。また、RAWデータメモリ25は、ドプラ処理ユニット24から受け取った複数の血流データを用いて、三次元的な超音波走査線上の血流データである血流RAWデータを生成する。なお、ノイズ低減や画像の繋がりを良くすることを目的として、RAWデータメモリ25の後に三次元的なフィルタを挿入し、空間的なスムージングを行うようにしてもよい。   The RAW data memory 25 uses the plurality of B-mode data received from the B-mode processing unit 23 to generate B-mode RAW data that is B-mode data on a three-dimensional ultrasonic scanning line. The RAW data memory 25 uses the plurality of blood flow data received from the Doppler processing unit 24 to generate blood flow RAW data that is blood flow data on a three-dimensional ultrasonic scanning line. A three-dimensional filter may be inserted after the RAW data memory 25 to perform spatial smoothing for the purpose of reducing noise and improving image connection.

ボリュームデータ生成ユニット26は、空間的な位置情報を加味した補間処理を含むRAW−ボクセル変換を実行することにより、Bモードボリュームデータ、血流ボリュームデータを生成する。   The volume data generation unit 26 generates B-mode volume data and blood flow volume data by executing RAW-to-voxel conversion including interpolation processing that takes spatial position information into account.

画像処理ユニット28は、ボリュームデータ生成ユニット26から受け取るボリュームデータに対して、ボリュームレンダリング、多断面変換表示(MPR:multi planar reconstruction)、最大値投影表示(MIP:maXimum intensity projection)等の所定の画像処理を行う。なお、ノイズ低減や画像の繋がりを良くすることを目的として、画像処理ユニット28の後に二次元的なフィルタを挿入し、空間的なスムージングを行うようにしてもよい。   The image processing unit 28 performs a predetermined image such as volume rendering, multi-planar reconstruction display (MPR: multi planar reconstruction), maximum intensity projection display (MIP: maXimum intensity projection) on the volume data received from the volume data generation unit 26. Perform processing. Note that a two-dimensional filter may be inserted after the image processing unit 28 to perform spatial smoothing for the purpose of reducing noise and improving image connection.

表示処理ユニット30は、画像処理ユニット28において生成・処理された各種画像データに対し、ダイナミックレンジ、輝度(ブライトネス)、コントラスト、γカーブ補正、RGB変換等の各種を実行する。   The display processing unit 30 executes various types of image data generated and processed in the image processing unit 28, such as dynamic range, brightness (brightness), contrast, γ curve correction, and RGB conversion.

制御プロセッサ31は、情報処理装置(計算機)としての機能を持ち、各構成要素の動作を制御する。また、制御プロセッサ31は、後述する超音波プローブ操作支援機能に従う処理を実行する。   The control processor 31 has a function as an information processing device (computer) and controls the operation of each component. Further, the control processor 31 executes a process according to an ultrasonic probe operation support function described later.

記憶ユニット32は、後述する超音波プローブ操作支援機能を実現するための専用プログラム、撮像されたボリュームデータ、診断情報(患者ID、医師の所見等)、診断プロトコル、送受信条件、その他のデータ群が保管されている。また、必要に応じて、図示しない画像メモリ中の画像の保管などにも使用される。記憶ユニット32のデータは、インターフェースユニット33を経由して外部周辺装置へ転送することも可能となっている。   The storage unit 32 includes a dedicated program for realizing an ultrasonic probe operation support function described later, imaged volume data, diagnostic information (patient ID, doctor's findings, etc.), a diagnostic protocol, transmission / reception conditions, and other data groups. Have been kept. It is also used for storing images in an image memory (not shown) as necessary. The data in the storage unit 32 can be transferred to an external peripheral device via the interface unit 33.

インターフェースユニット33は、入力装置13、ネットワーク、新たな外部記憶装置(図示せず)に関するインターフェースである。また、インターフェースユニット33を介して、外付けの生体光計測装置を本超音波診断装置本体11に接続することも可能である。当該装置によって得られた超音波画像等のデータや解析結果等は、インターフェースユニット33よって、ネットワークを介して他の装置に転送可能である。   The interface unit 33 is an interface for the input device 13, a network, and a new external storage device (not shown). In addition, an external biological optical measurement device can be connected to the ultrasonic diagnostic apparatus main body 11 via the interface unit 33. Data such as ultrasonic images and analysis results obtained by the device can be transferred to another device via the network by the interface unit 33.

図2は、光プローブ40、光計測処理ユニット42からなる生体光計測装置4のブロック構成図である。   FIG. 2 is a block diagram of the biological light measurement device 4 including the optical probe 40 and the light measurement processing unit 42.

光プローブ40は、少なくとも一つの光照射部400、複数の光検出部401を有している。光照射部400は、光源420が発生する光(近赤外光)を被検体に向けて照射する。光検出部401は、例えば光ファイバの端部で構成された検出面を有し、当該検出面から光導波部を介して入力する被検体内からの反射光を光電変換する複数の検出素子からなる。検出素子としては、例えば、フォトダイオードやフォトトランジスタなどの受光素子のほか、CCD、APD、光電子増倍管等を採用することができる。光照射部400及び各光検出部401の被検体との接触面には、光整合層を設けるようにしてもよい。   The optical probe 40 has at least one light irradiation unit 400 and a plurality of light detection units 401. The light irradiation unit 400 irradiates light (near infrared light) generated by the light source 420 toward the subject. The light detection unit 401 has a detection surface configured by, for example, an end of an optical fiber, and includes a plurality of detection elements that photoelectrically convert reflected light from inside the subject input from the detection surface via the optical waveguide unit. Become. As the detection element, for example, a CCD, an APD, a photomultiplier, or the like can be adopted in addition to a light receiving element such as a photodiode or a phototransistor. A light matching layer may be provided on the contact surfaces of the light irradiation section 400 and the light detection sections 401 with the subject.

図3は、超音波プローブ12に対する光照射部400及び光検出部401a〜dの配置例を示した図である。同図では、超音波プローブ12の超音波送受信面120の中央近傍に光照射部400を配置すると共に、光照射部400を中心とする円周上に、超音波送受信面120(被検体との接触面)を取り囲むようにして光検出部401a〜dを等間隔配置する例を示している。光照射部400及び各光検出部401a〜dの被検体との接触面は、例えば超音波送受信面120と同じレベルに設定され、計測時において被検体表面に直接的或いは間接的に接触させた状態で配置される。なお、超音波プローブ12に対する光照射部400及び光検出部401の配置は、図3に示した例に拘泥されない。配置の応用例については、後で詳しく説明する。   FIG. 3 is a diagram illustrating an arrangement example of the light irradiation unit 400 and the light detection units 401 a to 401 d with respect to the ultrasonic probe 12. In the figure, the light irradiating unit 400 is arranged near the center of the ultrasonic transmitting and receiving surface 120 of the ultrasonic probe 12, and the ultrasonic transmitting and receiving surface 120 (with respect to the subject) is arranged on the circumference around the light irradiating unit 400. An example is shown in which the photodetectors 401a to 401d are arranged at equal intervals so as to surround the (contact surface). The contact surface of the light irradiation unit 400 and each of the light detection units 401a to 401d with the subject is set to, for example, the same level as the ultrasonic transmission / reception surface 120, and directly or indirectly comes into contact with the subject surface during measurement. It is arranged in a state. In addition, the arrangement of the light irradiation unit 400 and the light detection unit 401 with respect to the ultrasonic probe 12 is not limited to the example illustrated in FIG. Application examples of the arrangement will be described later in detail.

光計測処理ユニット42は、光源420、光信号制御部422、光解析部424、演算回路426を有している。光源420は、生体内吸収が小さい波長の光(例えば、生体の窓と呼ばれる波長帯近傍である600nm〜1800nmの範囲の光)、異常部位で吸収量が増す特定波長の光(例えば、生体の窓と呼ばれる波長帯範囲にあり血液中のヘモグロビンが吸収する750〜850nmの波長範囲の光)を発生する半導体レーザ、発光ダイオード、固体レーザ、ガスレーザなどの発光素子等である。光源420において発生した光は、光ファイバや薄膜光導波路で構成される光導波部を介して(或いは直接空間の伝播を介して)、光照射部400に供給される。なお、光源420は、光照射部400と一体に構成してもよい。   The optical measurement processing unit 42 has a light source 420, an optical signal control unit 422, an optical analysis unit 424, and an arithmetic circuit 426. The light source 420 emits light of a wavelength (for example, light in the range of 600 nm to 1800 nm in the vicinity of a wavelength band called a window of a living body) having a small absorption in a living body, or light of a specific wavelength (for example, living body Light-emitting elements such as semiconductor lasers, light-emitting diodes, solid-state lasers, and gas lasers that generate light in a wavelength range of 750 to 850 nm that is in a wavelength range called a window and is absorbed by hemoglobin in blood. The light generated in the light source 420 is supplied to the light irradiation unit 400 via an optical waveguide configured by an optical fiber or a thin-film optical waveguide (or via direct space propagation). Note that the light source 420 may be configured integrally with the light irradiation unit 400.

光信号制御部422は、生体光計測装置4を動的又は静的に制御する。例えば、光信号制御部422は、超音波診断装置1の制御プロセッサ31の制御のもと、所定のタイミング、周波数、強度、強度変動周期Tで光照射部400から光が照射されるように、光源420を制御する。また、光信号制御部422は、所定のタイミングで光解析処理が実行されるように、光解析部424を制御する。   The optical signal control unit 422 controls the biological light measurement device 4 dynamically or statically. For example, under the control of the control processor 31 of the ultrasonic diagnostic apparatus 1, the optical signal control unit 422 emits light from the light irradiation unit 400 at a predetermined timing, frequency, intensity, and intensity variation cycle T, The light source 420 is controlled. Further, the optical signal control section 422 controls the optical analysis section 424 so that the optical analysis processing is executed at a predetermined timing.

光解析部424は、光検出部401から入力したアナログ信号を増幅した後、デジタル信号に変換する。さらに、光解析部424は、光検出部401間での検出光の強度変化を解析する。   The light analysis unit 424 amplifies the analog signal input from the light detection unit 401 and then converts the signal into a digital signal. Further, the light analysis unit 424 analyzes a change in the intensity of the detection light between the light detection units 401.

演算回路426は、光検出部401間での検出光の強度変化に基づいて、光検出部401と被検体表面との密着度、被検体内において所定の光吸収係数を示す異常部位(例えば、特定波長を正常組織に比して多く吸収する部位)の被検体の表面からの深さ、所定の位置(例えば光照射部400、超音波送受信面120の中心等)を基準とする異常部位の三次元的位置及び距離を計算する。演算回路426における計算結果は、支援情報生成ユニット44に送り出される。   The arithmetic circuit 426 determines the degree of adhesion between the light detection unit 401 and the surface of the subject based on the change in the intensity of the detected light between the light detection units 401, and an abnormal portion (for example, Depth from the surface of the subject at a specific wavelength (a part that absorbs more than normal tissue), and an abnormal part based on a predetermined position (for example, the light irradiation unit 400, the center of the ultrasonic transmitting / receiving surface 120, etc.). Calculate the three-dimensional position and distance. The calculation result in the arithmetic circuit 426 is sent to the support information generation unit 44.

(超音波プローブ操作支援機能)
次に、本超音波診断装置が有する超音波プローブ操作支援機能について説明する。本機能は、超音波プローブ12と被検体表面との密着度、被検体内の異常部位の三次元的方位及び距離(接近度)、の少なくとも一方を計算し、その結果に基づいて、被検体及び診断対象部位に対し超音波プローブ12の位置、向き、姿勢、加圧度等をより好適に誘導するための支援情報を生成し出力することで、超音波プローブ操作を支援するものである。
(Ultrasonic probe operation support function)
Next, an ultrasonic probe operation support function of the present ultrasonic diagnostic apparatus will be described. This function calculates at least one of the degree of adhesion between the ultrasonic probe 12 and the surface of the subject, and the three-dimensional azimuth and the distance (approach) of the abnormal site in the subject, and based on the result, calculates the In addition, it generates and outputs support information for more appropriately guiding the position, orientation, posture, degree of pressurization, and the like of the ultrasonic probe 12 with respect to the diagnosis target portion, thereby supporting the operation of the ultrasonic probe.

(密着度の測定処理)
まず、光検出部401と被検体表面との密着度の測定処理について説明する。ここで、密着度とは、光検出部401と生体表面の間隙に存在する空気層の厚みと光路に占める断面積比率に関わる量である。理想的には空気層がない、若しくは厚みが検出光の波長以下かつ被覆率0.1%以下が望まれる。
(Measurement of adhesion)
First, a process of measuring the degree of adhesion between the light detection unit 401 and the surface of the subject will be described. Here, the degree of adhesion is an amount related to the thickness of the air layer existing in the gap between the light detection unit 401 and the living body surface and the ratio of the cross-sectional area occupying the optical path. Ideally, it is desired that there is no air layer or that the thickness be less than the wavelength of the detection light and the coverage be 0.1% or less.

図4(a)、(b)、(c)は、図3の配置例を用いた密着度の測定処理を説明するための図である。なお、図4(a)、(b)、(c)のそれぞれにおいて、上段には図3のA−A断面図を、下段には光照射部400の照射面、光検出部401の各検出面の被検体表面への投影図を、それぞれ示している。   FIGS. 4A, 4B, and 4C are diagrams for explaining a process of measuring the degree of adhesion using the arrangement example of FIG. In each of FIGS. 4A, 4B, and 4C, the upper part is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 3, and the lower part is an irradiation surface of the light irradiation unit 400 and each detection of the light detection unit 401. The projection of the surface onto the surface of the subject is shown respectively.

図4(a)に示す様に、まず、プローブPを被検体表面上に配置した状態で、光照射部400から被検体内に向けて近赤外光が照射される。このとき、光検出部401b〜d(それぞれch2〜4に対応)の検出面は被検体表面と好適に接触する一方、光検出部401a(ch1に対応)の検出面と被検体表面との間に空間(隙間)がある場合を想定する。係る場合、被検体表面から離れた光検出部401aでは、屈折率の差異から、被検体から放出される反射光の一部が検出面で反射される。その結果、光検出部401aへの入射光強度は、光検出部401b〜dへの入射光に比して弱まる。この様な光検出部401間の光強度の変化は、光解析部424において解析される。演算回路426は、光検出部401aでの光強度の信号レベルと、予め設定した光強度の信号レベル、或いは光検出部401b〜dでの光強度の信号レベルから指定危険率を以て計算した数値と比較する。その結果、光検出部401aでの光強度の信号レベルが小さい場合には、演算回路426は、光検出部401aが被検体表面から離れている(密着度低下状態)と判定する。全ての光検出部401が適正な密着度と判定されたときに、光検出部401で囲んだ超音波プローブ12の密着度も適正範囲と判定する。   As shown in FIG. 4A, first, near-infrared light is irradiated from the light irradiation unit 400 into the subject in a state where the probe P is arranged on the surface of the subject. At this time, the detection surfaces of the light detection units 401b to 401d (corresponding to ch2 to ch4, respectively) preferably come into contact with the surface of the subject, while the detection surfaces of the light detection units 401a (corresponding to ch1) and the surface of the subject are interposed. Is assumed to have a space (gap). In such a case, a part of the reflected light emitted from the subject is reflected on the detection surface due to the difference in the refractive index in the light detection unit 401a distant from the subject surface. As a result, the intensity of the light incident on the light detection unit 401a is weaker than the light incident on the light detection units 401b to 401d. Such a change in light intensity between the light detection units 401 is analyzed by the light analysis unit 424. The arithmetic circuit 426 calculates the signal level of the light intensity at the light detection unit 401a and the signal level of the light intensity set in advance, or the numerical value calculated from the signal level of the light intensity at the light detection units 401b to 401d using the specified risk factor. Compare. As a result, if the signal level of the light intensity at the light detection unit 401a is low, the arithmetic circuit 426 determines that the light detection unit 401a is separated from the subject surface (the state of reduced adhesion). When all the light detection units 401 are determined to have an appropriate degree of adhesion, the degree of adhesion of the ultrasonic probe 12 surrounded by the light detection units 401 is also determined to be within an appropriate range.

支援情報生成ユニット44は、超音波送受信面120を被検体に密着させるために、演算回路42の判定結果及び計算結果に基づいて、超音波プローブ12の位置、姿勢、向き等を指示・誘導する支援情報を生成する。生成された支援情報は、モニター14において所定の形態で表示される。なお、支援情報の具体例については、後で詳しく説明する。   The support information generation unit 44 instructs and guides the position, posture, orientation, and the like of the ultrasonic probe 12 based on the determination result and the calculation result of the arithmetic circuit 42 in order to bring the ultrasonic transmission / reception surface 120 into close contact with the subject. Generate support information. The generated support information is displayed on the monitor 14 in a predetermined form. A specific example of the support information will be described later in detail.

操作者は、表示された支援情報による誘導に従って超音波プローブ12を操作し、再度密着度測定を行う。その結果、密着度が妥当範囲に収まったと判定した時点で、超音波画像撮像を開始する。   The operator operates the ultrasonic probe 12 according to the guidance based on the displayed support information, and measures the degree of adhesion again. As a result, when it is determined that the degree of adhesion is within the appropriate range, the ultrasonic image capturing is started.

(異常部位の三次元的方位及び距離の測定処理)
次に、異常部位の三次元的方位及び距離の測定処理について説明する。図5(a)、(b)、(c)は、異常部位の三次元的方位及び距離の測定処理を説明するための図である。図6は、異常部位の三次元的方位及び距離の測定処理に用いる光照射部400及び光検出部401a〜dの配置例を示した図である。なお、図5(a)、(b)、(c)のそれぞれにおいて、上段には図6のA−A断面図を、下段には光照射部400、光検出部401の各検出面の被検体表面への投影図を、異常部位を吸収体として、それぞれ示している。
(Measurement processing of three-dimensional azimuth and distance of abnormal part)
Next, the measurement processing of the three-dimensional azimuth and the distance of the abnormal part will be described. FIGS. 5A, 5B, and 5C are diagrams for explaining the measurement processing of the three-dimensional azimuth and the distance of the abnormal part. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the arrangement of the light irradiation unit 400 and the light detection units 401a to 401d used in the measurement processing of the three-dimensional azimuth and the distance of the abnormal part. In each of FIGS. 5A, 5B, and 5C, the upper section is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 6, and the lower section is a light receiving unit 400 and a light detecting unit 401. The projection on the sample surface is shown with the abnormal part as an absorber.

まず、異常部位の三次元的方位及び距離を計算するため、プローブPを被検体表面上に配置した状態で、光照射部400から被検体内に向けて異常部位で吸収量が増す特定波長の光が照射される。当該照射された光の被検体内からの反射光を、図5(a)に示す様に光照射部400から近い位置(近接位置)にある光検出部401a´〜401d´と、図5(b)に示す様に光照射部400から遠い位置(外周位置)にある光検出部401a〜401dとで、それぞれ検出する。   First, in order to calculate the three-dimensional azimuth and the distance of the abnormal site, with the probe P placed on the surface of the object, the specific wavelength at which the absorption amount increases at the abnormal site from the light irradiation unit 400 toward the inside of the object. Light is irradiated. As shown in FIG. 5A, the reflected light of the irradiated light from the inside of the subject is divided into light detection units 401a ′ to 401d ′ located at positions near (close to) the light irradiation unit 400, and FIG. As shown in b), the light is detected by the light detection units 401a to 401d located at positions (outer peripheral positions) far from the light irradiation unit 400, respectively.

入射光は生体内を散乱しながら通過するが、異常部位を通過するとより多く吸収される。従って、特定距離に置かれた光検出部(図5、図6の例では、検出部401a、光検出部401a´)の検出光は、異常部位の深さ情報を含むものとなる。光解析部424は、各方角に配置された光検出部401a〜401d(それぞれch1〜4に対応)、光検出部401a´〜401d´(それぞれch5〜8に対応)からの検出光を解析する。その結果、例えば図5(a)においてch2<ch1<ch3、ch4となり、図5(b)においてch5,6<ch7,8となった場合には、ch2とch1の間(ch5とch6の間)であり且つch2(ch5)側に近い位置において、異常部位が存在することが解る。また、例えばch5,ch6の信号強度がch2,ch1の信号強度に比して弱いことから、異常部位は、比較的浅い位置に存在することが解る。   Incident light passes through the living body while being scattered, but is absorbed more when passing through an abnormal site. Therefore, the detection light of the light detection unit (the detection unit 401a and the light detection unit 401a 'in the examples of FIGS. 5 and 6) placed at the specific distance includes the depth information of the abnormal part. The light analysis unit 424 analyzes the detection light from the light detection units 401a to 401d (each corresponding to ch1 to 4) and the light detection units 401a 'to 401d' (each corresponding to ch5 to 8) arranged in each direction. . As a result, for example, when ch2 <ch1 <ch3 and ch4 in FIG. 5A and ch5 and 6 <ch7 and 8 in FIG. 5B, between ch2 and ch1 (between ch5 and ch6) ) And near the ch2 (ch5) side, it can be seen that an abnormal site exists. Further, for example, since the signal intensities of ch5 and ch6 are weaker than the signal intensities of ch2 and ch1, it can be understood that the abnormal portion exists at a relatively shallow position.

演算回路426は、解析された近接位置の信号強度分布と外周位置の信号強度分布を比較して、図5(c)に示す様に、存在する異常部位の基準位置(例えば光照射部400)からの三次元的方向及び距離を計算する。具体的には、光照射部400と光検出部401との距離の関数で求められる正常組織における光強度信号を基準値とし、さらに1つの光検出部401における基準値によって他の位置の光検出部401の基準値を正規化する。正規化された基準値を、夫々の光検出部401の位置における光強度の係数とし、各光検出部401により実測された光強度信号と光強度基準値との差分を求め、差分と光強度基準値との比を算出してこれを変化率とし、変化率と位置情報から異常部位の方角と接近状態を算出する。さらに、各光検出部401のX座標と変化率を乗じ、乗じた結果を合算もしくは平均値を求めてX方向成分とする。同様にして、Y方向成分、Z方向成分についても求める。その結果得られた各成分を合成して得られる方向ベクトルの方向角を求めることにより、異常部位の方角(方位情報)を生成する。さらに、各光検出部401のX座標と変化率と係数を乗じて絶対値を求め、それらを合算してX成分とする。同様にして、Y方向成分、Z方向成分についても求める。各方向の絶対値を合計して得られる値を用いて、異常部位の光照射部400を基準とする三次元的距離を計算する。   The arithmetic circuit 426 compares the analyzed signal intensity distribution at the near position with the signal intensity distribution at the outer peripheral position, and as shown in FIG. 5C, determines the reference position of the existing abnormal part (for example, the light irradiation unit 400). Calculate the three-dimensional direction and distance from. Specifically, a light intensity signal in a normal tissue obtained by a function of the distance between the light irradiation unit 400 and the light detection unit 401 is set as a reference value, and light detection at another position is further performed by the reference value in one light detection unit 401. The reference value of the unit 401 is normalized. The normalized reference value is used as a coefficient of light intensity at the position of each light detection unit 401, and the difference between the light intensity signal actually measured by each light detection unit 401 and the light intensity reference value is obtained. The ratio to the reference value is calculated and used as the change rate, and the direction and approach state of the abnormal part are calculated from the change rate and the position information. Further, the X coordinate of each light detection unit 401 is multiplied by the rate of change, and the result of the multiplication is obtained as a sum or an average value to obtain an X direction component. Similarly, the Y direction component and the Z direction component are obtained. The direction (azimuth information) of the abnormal part is generated by obtaining the direction angle of the direction vector obtained by combining the components obtained as a result. Further, an absolute value is obtained by multiplying the X coordinate of each light detection unit 401, a change rate, and a coefficient, and the absolute values are summed to obtain an X component. Similarly, the Y direction component and the Z direction component are obtained. Using the value obtained by summing the absolute values in each direction, the three-dimensional distance of the abnormal part with respect to the light irradiation unit 400 is calculated.

支援情報生成ユニット44は、異常部位を超音波走査領域に配置すべく、得られた三次元的方位、三次元的距離に基づいて、超音波プローブ12の移動を指示・誘導するための支援情報を生成する。生成された支援情報は、モニター14において所定の形態で表示される。なお、支援情報の具体例については、後で詳しく説明する。   The support information generation unit 44 provides support information for instructing and guiding the movement of the ultrasonic probe 12 based on the obtained three-dimensional azimuth and three-dimensional distance so as to arrange the abnormal part in the ultrasonic scanning area. Generate The generated support information is displayed on the monitor 14 in a predetermined form. A specific example of the support information will be described later in detail.

操作者は、表示される支援情報による誘導に従って超音波プローブ12を移動させ、再度異常部位の三次元的方位及び距離の測定を行う。その結果、異常部位が妥当範囲に収まったと判定(例えば、異常部位が超音波走査領域の中央に収まったと判定)した時点で、超音波画像撮像を開始する。   The operator moves the ultrasonic probe 12 according to the guidance based on the displayed support information, and measures the three-dimensional azimuth and the distance of the abnormal part again. As a result, when it is determined that the abnormal part falls within the appropriate range (for example, it is determined that the abnormal part falls within the center of the ultrasonic scanning area), the ultrasonic image capturing is started.

(支援情報)
図7は、乳がん検査における乳房への密着度、異常部位の三次元的方位及び距離を測定した場合において、モニター14に表示される支援情報の一例である。同図の例は、超音波送受信面120の乳房表面への密着度を画像の濃淡で表示すものであり、例えば画面で右下の暗い部分は相対的に信号強度が低い領域を示している。また、同図右側の異常部位の推定深度表示がゼロ位置であることは、強度低下原因が表面にあることを示す。両表示から、信号強度が低い領域でプローブが生体表面から浮いていることを示唆しているのがわかる。操作者は、表示された支援情報の誘導に従い、暗い部分が他の領域と同じ明るさになるように、プローブの右下側を強く押す操作を行う。
(Support information)
FIG. 7 is an example of the support information displayed on the monitor 14 when the degree of adhesion to the breast and the three-dimensional azimuth and the distance of the abnormal site in the breast cancer test are measured. In the example of the figure, the degree of adhesion of the ultrasonic transmitting / receiving surface 120 to the breast surface is displayed by shading of the image. For example, a dark portion at the lower right on the screen indicates a region where the signal intensity is relatively low. . In addition, the fact that the estimated depth display of the abnormal part on the right side of the figure is at the zero position indicates that the cause of the intensity decrease is on the surface. From both displays, it can be seen that it indicates that the probe is floating above the surface of the living body in a region where the signal intensity is low. The operator performs an operation of strongly pressing the lower right side of the probe according to the guidance of the displayed support information so that the dark portion has the same brightness as the other regions.

図8は、モニター14に表示される支援情報の変形例であり、計算されたプローブ密着度に基づいて、検出不良個所を十字印で表示すものである。同図の例では、画面右下に十字印が集中していることから、当該十字に対応する光検出部401の検出面と被検体表面との密着度が低いことが解る。操作者は、表示された当該支援情報を視認し、その誘導に従って、検出不良個所の密着度を向上させるように、プローブの右下側を強く押す操作を行う。   FIG. 8 is a modified example of the support information displayed on the monitor 14, in which a detection failure portion is displayed with a cross mark based on the calculated probe adhesion. In the example shown in the figure, since the crosses are concentrated at the lower right of the screen, it can be understood that the degree of adhesion between the detection surface of the light detection unit 401 corresponding to the cross and the subject surface is low. The operator visually recognizes the displayed support information, and performs an operation of strongly pressing the lower right side of the probe in accordance with the guidance so as to improve the degree of adhesion of the detection failure portion.

図7或いは図8に示された支援情報に従って超音波プローブ12が操作され、プローブ12の被検体表面との密着度が適正範囲に入った後は、異常部位の方位情報、及び当該異常部位に対し超音波プローブ12をより好適に配置するための移動方向、移動量が、支援情報として提供される。   After the ultrasonic probe 12 is operated in accordance with the support information shown in FIG. 7 or FIG. 8 and the degree of adhesion of the probe 12 to the subject surface falls within an appropriate range, the azimuth information of the abnormal part and the abnormal part On the other hand, a moving direction and a moving amount for arranging the ultrasonic probe 12 more suitably are provided as support information.

図9は、異常部位を超音波走査領域内に配置するための一次誘導を目的とする支援情報の一例を示した図である。同図に示された矢印方向及び距離(矢印の長さ)に超音波プローブ12を移動させることで、操作者は容易に異常部位を超音波走査領域内に配置することができる。図10は、一次誘導に従って超音波プローブ12を移動させた後、異常部位からの光の信号量(複数の光検出部401が異常部位からの光を検出する場合には、その信号量の和)を最大化するための二次誘導を目的とする支援情報の一例を示した図である。当該二次誘導により、異常部位の深さにより信号量が最大化するように、超音波プローブ12を移動させる。この様な段階的な誘導を行うことで、従来に比して、異常部位からより多くの信号を取得することができる。   FIG. 9 is a diagram showing an example of support information for primary guidance for locating an abnormal part in the ultrasonic scanning area. By moving the ultrasonic probe 12 in the arrow direction and the distance (the length of the arrow) shown in the figure, the operator can easily arrange the abnormal part in the ultrasonic scanning area. FIG. 10 shows the signal amount of the light from the abnormal part after moving the ultrasonic probe 12 according to the primary guidance (when the plurality of light detection units 401 detect the light from the abnormal part, the sum of the signal amounts). FIG. 7 is a diagram showing an example of support information for the purpose of secondary guidance for maximizing ()). By the secondary guidance, the ultrasonic probe 12 is moved so that the signal amount is maximized depending on the depth of the abnormal part. By performing such a stepwise guidance, it is possible to acquire more signals from an abnormal site than in the past.

図11は、光検出部401毎の検出光の信号強度に基づいて算出された、光検出部401毎の吸収信号強度(或いは減衰信号強度)を、支援情報としてレベルメーターで表示する実施例である。同図から、信号強度のバランスから異常部位が光源近傍に存在することがわかる。   FIG. 11 shows an embodiment in which the absorption signal strength (or attenuation signal strength) of each light detection unit 401 calculated based on the signal strength of the detection light of each light detection unit 401 is displayed by a level meter as support information. is there. From the figure, it can be seen from the balance of the signal intensities that an abnormal site exists near the light source.

図7〜11により、プローブの密着度、超音波プローブの移動方向及び移動量等を示す支援情報を、モニター14において画像により出力する場合を例示した。これに対し、音響信号によって支援情報を出力することも可能である。   FIGS. 7 to 11 exemplify a case where the support information indicating the degree of adhesion of the probe, the moving direction and the moving amount of the ultrasonic probe, and the like is output as an image on the monitor 14. On the other hand, it is also possible to output support information by an acoustic signal.

図12(a)、(b)は、音響信号として出力される支援情報の一例を示している。図12(a)の例は、光検出部401(或いは超音波送受信面)の現在の密着度を、音の周期性で操作者に知らせるものである。例えば、全光検出部401が非接触と判定される場合は上段の無音状態、少なくとも一つの光検出部40が非接触と判定される場合は中段の断続音、全光検出部401が密着度適切と判定される場合は下段の連続音を出力する。また、図12(b)の例は、異常部位の接近情報を音(周波数)の高低で知らせるものである。例えば、異常部位にプローブが接近するに従って、図12(b)の上段に示す周期で出力されている連続音を、図12(b)に示す様に低周波化させる。この様な音響信号による支援情報は、操作者がモニター14を見ずに走査誘導を受けられる特長がある。また、当該例に拘泥されず、例えば、音量、調音、リズム、メロディ、音声等を制御することにより、支援情報を音響信号として出力することが可能である。   FIGS. 12A and 12B show an example of support information output as an audio signal. In the example of FIG. 12A, the operator is informed of the current degree of adhesion of the light detection unit 401 (or the ultrasonic transmission / reception surface) by the periodicity of sound. For example, when the all-light detection unit 401 is determined to be non-contact, the upper stage is in a silent state, when at least one of the light detection units 40 is determined to be non-contact, the middle stage is an intermittent sound, and when the all-light detection unit 401 is in close contact. If it is determined to be appropriate, the lower continuous sound is output. In the example of FIG. 12B, the approach information of the abnormal part is notified by the level of the sound (frequency). For example, as the probe approaches the abnormal part, the continuous sound output in the cycle shown in the upper part of FIG. 12B is reduced in frequency as shown in FIG. 12B. The support information based on such an acoustic signal has a feature that an operator can receive scanning guidance without looking at the monitor 14. Also, without being limited to the example, it is possible to output the support information as an acoustic signal by controlling, for example, volume, articulation, rhythm, melody, voice, and the like.

(配置変形例)
次に、超音波プローブ12に対する光照射部400及び光検出部401の配置の変形例について説明する。
(Arrangement modification)
Next, a modification of the arrangement of the light irradiation unit 400 and the light detection unit 401 with respect to the ultrasonic probe 12 will be described.

図13は、図6に示した配置の変形例である。同図に示す変形例は、超音波送受信面120の長手方向の中心軸(対称軸)上に光照射部400(光源)を配置し、光源に対して放射状かつ超音波プローブ120の中心軸に対して線対称になるように、複数の光検出部401を二重の同心円上に配置している。この様に光検出部401の配列対称軸と超音波ローブ12の中心軸を実質的に一致させる(或いは、光検出部401の配置対称軸を超音波プローブのデバイス幅の範囲に収める)ことで、2種検出系の相対的位置誤差がなくなるため、図6のより配置的に優れている。なお、光照射部400から光検出部401への最大距離は、異常部位の可測定深度の2倍以上が要求されるため、プローブP全体として大きくなる傾向がある。しかしながら、本変形例の様に、光照射部400を超音波プローブ12の中心軸上近接位置に配置することで、図6の例に比してプローブP全体のダウンサイジングを実現することができる。   FIG. 13 is a modification of the arrangement shown in FIG. In the modification shown in the figure, the light irradiating unit 400 (light source) is disposed on the central axis (symmetric axis) in the longitudinal direction of the ultrasonic transmitting / receiving surface 120, and is radial to the light source and located on the central axis of the ultrasonic probe 120. The plurality of light detection units 401 are arranged on a double concentric circle so as to be line-symmetric with respect to the light detection units 401. As described above, the arrangement symmetry axis of the light detection unit 401 and the center axis of the ultrasonic lobe 12 are substantially matched (or the arrangement symmetry axis of the light detection unit 401 is set within the range of the device width of the ultrasonic probe). 6. Since the relative position error between the two types of detection systems is eliminated, the arrangement is more excellent than that of FIG. Note that the maximum distance from the light irradiating unit 400 to the light detecting unit 401 is required to be at least twice the measurable depth of the abnormal part, and therefore the entire probe P tends to be large. However, by arranging the light irradiation unit 400 at a position close to the center axis of the ultrasonic probe 12 as in the present modification, downsizing of the entire probe P can be realized as compared with the example of FIG. .

図14は、図6に示した配置の他の変形例である。同図に示す変形例では、光検出部401が超音波プローブ12の軸方向に長く対称配置されている。この配置により、プローブP全体の幅を抑えることができるため、超音波プローブ12の煽り動作が容易になる。   FIG. 14 shows another modification of the arrangement shown in FIG. In the modified example shown in the drawing, the light detection units 401 are long and symmetrically arranged in the axial direction of the ultrasonic probe 12. With this arrangement, the entire width of the probe P can be suppressed, so that the ultrasonic probe 12 can be easily swung.

図15は、図6に示した配置の他の変形例である。同図に示す変形例では、超音波プローブ12の両脇に複数の光照射部400を対称配置している。また、複数の光源の中心に対して放射状かつ超音波プローブ12の中心軸に対して線対称に、複数の光検出部401を配置している。この様に、光計測系と超音波プローブ12との軸を一致させることで、2種検出系の相対的位置誤差がなくなるため、この実施例も図6の例より配置的に優れている。また複数の光照射部400と複数の光検出部401との選択検出を用いることで、実質的に光源からの距離が増え、異常部位の存在位置を単光源より広範囲に検出可能となっていることに特長がある。   FIG. 15 shows another modification of the arrangement shown in FIG. In the modification shown in the figure, a plurality of light irradiation units 400 are symmetrically arranged on both sides of the ultrasonic probe 12. Further, a plurality of light detection units 401 are arranged radially with respect to the centers of the plurality of light sources and symmetrically with respect to the center axis of the ultrasonic probe 12. As described above, since the axes of the optical measurement system and the ultrasonic probe 12 are made to coincide with each other, the relative position error between the two types of detection systems is eliminated. In addition, by using the selective detection of the plurality of light irradiation units 400 and the plurality of light detection units 401, the distance from the light source is substantially increased, and the location of the abnormal site can be detected in a wider range than the single light source. It has special features.

図16は、図6に示した配置の他の変形例である。同図に示す変形例では、超音波プローブ12の両脇に複数の光照射部400を対称配置し、加えて超音波プローブ12の中心軸上に別の光照射部400を配置している。また、複数の光源の中心に対して放射状かつ超音波プローブ12の中心軸に対して線対称に、複数の光検出部401を配置している。本変形も光計測系と超音波プローブ12との軸を一致させており、2種検出系の相対的位置誤差がなくなるため、図6の実施例より配置的に優れている。また複数光源を用いることで、異常部位の存在位置をより広範囲に検出可能となっていることに特長がある。また、プローブ両脇の複数光源と超音波プローブ12の中心軸上の別光源の出力光の波長を変える構成を取ることで、より多くの情報を同時に得ることもできる。   FIG. 16 shows another modification of the arrangement shown in FIG. In the modification shown in the figure, a plurality of light irradiation units 400 are symmetrically arranged on both sides of the ultrasonic probe 12, and another light irradiation unit 400 is arranged on the center axis of the ultrasonic probe 12. Further, a plurality of light detection units 401 are arranged radially with respect to the centers of the plurality of light sources and symmetrically with respect to the center axis of the ultrasonic probe 12. Also in this modification, the axes of the optical measurement system and the ultrasonic probe 12 are made to coincide with each other, and the relative position error between the two types of detection systems is eliminated, so that the arrangement is superior to the embodiment of FIG. Another characteristic is that the use of a plurality of light sources makes it possible to detect the location of an abnormal site in a wider range. Further, by adopting a configuration in which the wavelength of the output light of the plural light sources on both sides of the probe and another light source on the center axis of the ultrasonic probe 12 is changed, more information can be obtained at the same time.

図17は、図6に示した配置の他の変形例である。同図に示す変形例では、複数の超音波プローブ12(図17では2つを例示)を、中心軸を揃えて直列に配置し、その間隙の中心に少なくとも一つの光照射部400を配置している。本変形も光計測系と超音波プローブ12との軸を一致させており、2種検出系の相対的位置誤差がなくなるため、図6の実施例より配置的に優れている。加えて、光照射部400を複数の超音波プローブ12の配列中心に位置させることで、異常部位の存在探索域を広範囲に検出可能となっていることに特長がある。   FIG. 17 shows another modification of the arrangement shown in FIG. In the modification shown in the figure, a plurality of ultrasonic probes 12 (two are illustrated in FIG. 17) are arranged in series with their central axes aligned, and at least one light irradiation unit 400 is arranged at the center of the gap. ing. Also in this modification, the axes of the optical measurement system and the ultrasonic probe 12 are made to coincide with each other, and the relative position error between the two types of detection systems is eliminated, so that the arrangement is superior to the embodiment of FIG. In addition, by arranging the light irradiating unit 400 at the center of the arrangement of the plurality of ultrasonic probes 12, there is a feature in that the existence search area of the abnormal part can be detected in a wide range.

図18は、図6に示した配置の他の変形例である。同図に示す変形例では、光検出部401が異常部位の最終誘導位置近傍で密になるように配置している。本変形も光計測系と超音波プローブ12との軸を一致させており、2種検出系の相対的位置誤差がなくなるため、図6の実施例より配置的に優れている。加えて、光検出部401を一部緻密に配置することにより、空間的に精度よく異常部位の光吸収情報を検出できることに特長がある。   FIG. 18 shows another modification of the arrangement shown in FIG. In the modification shown in the figure, the light detection units 401 are arranged so as to be dense near the final guidance position of the abnormal part. Also in this modification, the axes of the optical measurement system and the ultrasonic probe 12 are made to coincide with each other, and the relative position error between the two types of detection systems is eliminated, so that the arrangement is superior to the embodiment of FIG. In addition, by arranging the light detection unit 401 densely, light absorption information of an abnormal part can be detected with high spatial accuracy.

以上述べた各例においては、複数の光検出部401を二つの同心円状に配置する場合を例示した。しかしながら、当該各例に拘泥されず、二以上の同心円上に光検出部401を配列するようにしてもよい。   In each of the examples described above, the case where the plurality of photodetectors 401 are arranged in two concentric circles is illustrated. However, without being limited to the respective examples, the light detection units 401 may be arranged on two or more concentric circles.

以上述べた本実施形態に係る超音波診断装置によれば、以下の効果を実現することができる。   According to the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment described above, the following effects can be achieved.

第1に、光検出部と被検体表面の密着度に関わる効果である。すなわち、生体光計測において、光検出部が被検体に密着していない状態では、光検出部の検出面(入光部)で反射ロスを生じて最大で10%オーダーのロスを生じる可能性がある。一方で、異常部位の吸収による差異は%オーダー程度であり、上述の光検出部セッティングの不具合による信号の差異の方が大きい。従って、光検出部と生体の密着度が適切か否かは異常部位の検出以前に確認すべき情報と考えられる。本超音波診断装置によれば、生体光計測機能を用いてプローブと被検体表面との密着度を計算し、その結果に基づいてプローブをより好適な位置に誘導するための支援情報を生成し出力する。操作者は、プローブの被検体表面への現在の接触状況を把握すると共に、密着が不完全である場合には、支援情報による誘導に従ってプローブの姿勢、向き、加圧方向、移動方向等を容易かつ迅速に修正することができる。   First, there is an effect relating to the degree of adhesion between the photodetector and the surface of the subject. That is, in the biological light measurement, when the light detection unit is not in close contact with the subject, there is a possibility that a reflection loss occurs on the detection surface (light incident portion) of the light detection unit and a loss of up to 10% is generated. is there. On the other hand, the difference due to the absorption of the abnormal portion is on the order of%, and the difference in the signal due to the above-described problem with the setting of the light detection unit is larger. Therefore, it is considered that whether or not the degree of adhesion between the light detection unit and the living body is appropriate is information to be confirmed before the detection of the abnormal site. According to this ultrasonic diagnostic apparatus, the degree of adhesion between the probe and the surface of the subject is calculated using the biological light measurement function, and based on the result, support information for guiding the probe to a more suitable position is generated. Output. The operator can grasp the current contact state of the probe on the surface of the subject and, if the contact is incomplete, easily determine the posture, orientation, pressing direction, moving direction, and the like of the probe according to the guidance based on the support information. And can be corrected quickly.

第2に、異常部位の深さ情報の有効利用に関わる効果である。皮膚表面近傍に存在する異常部位と数cmの深さに存在する異常部位では、最大信号を得る検出器との相対位置が異なる。異常部位の深さを方位計算に加えて、位置誘導は適切に行われるべきである。本実施形態に係る超音波診断装置によれば、生体光計測機能を用いて被検体内の異常部位の三次元的方位及び距離を計算し、その結果に基づいて、異常部位が超音波走査領域の好適な位置配置されるように、超音波プローブの位置を誘導するための支援情報を生成し出力する。操作者は、現在の超音波プローブと異常部位との位置関係を直観的に把握できると共に、異常部位が超音波走査領域に存在しない場合には、支援情報による誘導に従って、異常部位が超音波走査領域に含まれるように、超音波プローブの位置、姿勢、向き等を容易かつ迅速に修正することができる。   Second, there is an effect related to effective use of the depth information of the abnormal part. The relative position of the abnormal part located near the skin surface and the abnormal part existing at a depth of several cm differs from the detector that obtains the maximum signal. In addition to the depth of the abnormal part in the azimuth calculation, the position guidance should be performed appropriately. According to the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment, the three-dimensional azimuth and distance of the abnormal part in the subject are calculated using the biological light measurement function, and based on the calculation result, the abnormal part The support information for guiding the position of the ultrasonic probe is generated and output so as to be arranged at a suitable position. The operator can intuitively grasp the current positional relationship between the ultrasonic probe and the abnormal part, and if the abnormal part does not exist in the ultrasonic scanning area, the abnormal part is scanned by the ultrasonic information according to the guidance by the support information. The position, posture, orientation, and the like of the ultrasonic probe can be easily and quickly corrected so as to be included in the region.

第3に、超音波プローブと光学検出系の位置合わせ(アライメント)に関わる効果である。本実施形態では、超音波プローブ、少なくとも一つの光照射部、複数の光検出部は、光照射部、複数の光検出部の対称軸が超音波送受信面内に位置するように配置されている。この結果、光学系の信号解析で誘導した最適位置と超音波エコーで見られる画像位置に発生する微妙な誤差を是正することができる。   Third, there is an effect relating to the alignment (alignment) between the ultrasonic probe and the optical detection system. In the present embodiment, the ultrasonic probe, at least one light irradiation unit, and the plurality of light detection units are arranged such that the symmetry axes of the light irradiation unit and the plurality of light detection units are located in the ultrasonic transmission / reception plane. . As a result, it is possible to correct a delicate error occurring between the optimum position induced by the signal analysis of the optical system and the image position seen by the ultrasonic echo.

以上から、操作者の経験等に関わらず、超音波送受信面と被検体表面とを良好に密着させた状態で、異常部位の好適な超音波画像を常に取得することができ、超音波画像診断の質の向上に寄与することができる。   As described above, regardless of the operator's experience, etc., it is possible to always acquire a suitable ultrasonic image of an abnormal part in a state in which the ultrasonic transmitting / receiving surface and the subject surface are in good contact with each other, and the ultrasonic image diagnosis Quality can be improved.

(第2の実施形態)
図19は、第2の実施形態に係る超音波診断装置1が有する生体光計測装置4のブロック構成図である。本実施形態に係る超音波診断装置1においては、光源420は、異常部位が吸収する特定波長の光を発生するものとし、当該光を用いて密着度の計算、異常部位の三次元的方位等の特定を行う。また、演算回路426において超音波撮像系から超音波画像を取り込み、例えば、超音波画像上の輝度値の変化に基づいて超音波走査領域画像における異常部位の位置を推定し、当該推定された位置を利用することで、生体光計測における位置精度の向上と部位の異常性の接密検定を行う。この様に生体光計測系と超音波撮像系とを併用することで、密着度の計算、異常部位の三次元的方位等の特定をより正確に行うことが可能となる。
(Second embodiment)
FIG. 19 is a block diagram of the biological light measurement device 4 included in the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the second embodiment. In the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the present embodiment, the light source 420 generates light of a specific wavelength absorbed by the abnormal part, and calculates the degree of adhesion using the light, the three-dimensional orientation of the abnormal part, and the like. Perform the identification of. Further, the arithmetic circuit 426 fetches the ultrasonic image from the ultrasonic imaging system, and estimates the position of the abnormal part in the ultrasonic scanning area image based on, for example, a change in the luminance value on the ultrasonic image. Is used to improve the positional accuracy in the optical measurement of living body and to perform the closeness test of the abnormality of the part. By using the living body optical measurement system and the ultrasonic imaging system in this manner, it is possible to more accurately calculate the degree of adhesion and specify the three-dimensional azimuth of the abnormal site and the like.

(第3の実施形態)
図20は、第3の実施形態に係る超音波診断装置1が有する生体光計測装置4のブロック構成図である。同図に示す生体光計測装置4は、異常部位の吸収が小さく被検体の透過性が高い波長光を発生する光源420aと、異常部位で吸収される特定波長光を発生する光源420bとの2光源と、両光源の光を混合する光ミキサー421と、を具備する構成となっている。この構成では、被検体の透過性の高い波長と特定波長の検出光量を相対比較することで、光検出部401の密着度と異常部位に因る吸収の効果とを切り分けている。さらに、被検体を透過する波長の検出光量で特定波長の検出光量を規格化することで、超音波プローブ12と被検体との密着度バラツキに因る測定誤差を低減できる。
(Third embodiment)
FIG. 20 is a block diagram of the biological light measurement device 4 included in the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the third embodiment. The living body light measuring device 4 shown in FIG. 2 includes a light source 420a that generates a wavelength light having a small absorption at an abnormal site and a high transmittance of a subject, and a light source 420b that generates a specific wavelength light absorbed at the abnormal site. The configuration includes a light source and an optical mixer 421 that mixes light from both light sources. In this configuration, the degree of adhesion of the light detection unit 401 and the effect of absorption due to an abnormal site are separated by relatively comparing a wavelength having high transmittance of the subject with a detected light amount at a specific wavelength. Further, by standardizing the detected light amount of the specific wavelength based on the detected light amount of the wavelength transmitted through the subject, it is possible to reduce a measurement error due to a variation in the degree of adhesion between the ultrasonic probe 12 and the subject.

また、図20に示す生体光計測装置4は、演算回路426a、426bを有しており、例えば、超音波プローブ12の誘導時には演算回路426aにおいて密着度、異常部位の方位特定の簡易計算を実行し、一方、異常検定時には演算回路426bにおいて密着度、異常部位の方位特定の精密計算を実行する。ただし、演算回路426a又は演算回路426bが十分な計算速度と演算能力を有する場合には、いずれか一方の演算回路を用いて超音波プローブ12を誘導することも可能である。   Further, the biological light measurement device 4 shown in FIG. 20 has arithmetic circuits 426a and 426b. For example, when the ultrasonic probe 12 is guided, the arithmetic circuit 426a executes a simple calculation of the degree of adhesion and the azimuth identification of the abnormal part. On the other hand, at the time of the abnormality test, the arithmetic circuit 426b executes precise calculation for specifying the degree of adhesion and the direction of the abnormal part. However, when the arithmetic circuit 426a or the arithmetic circuit 426b has a sufficient calculation speed and arithmetic ability, it is possible to guide the ultrasonic probe 12 by using one of the arithmetic circuits.

図21は、図20に示す生体光計測装置4を用いた密着度判定と異常部位の方位決定する手順の一例を示している。同図に示す様に、光照射部400からは被検体の透過性が高い波長と異常部位で吸収される特定波長が交互に生体内に放出されている。先に記載したように、被検体表面から離れた光検出部401では、被検体から放出される信号光の一部が屈折率の差異から表面で反射されて検出器への入射光強度を弱める。   FIG. 21 shows an example of a procedure for determining the degree of adhesion and determining the direction of the abnormal part using the biological light measurement device 4 shown in FIG. As shown in the figure, the light irradiating section 400 alternately emits a wavelength having a high transmittance of the subject and a specific wavelength absorbed at the abnormal site into the living body. As described above, in the light detection unit 401 distant from the subject surface, a part of the signal light emitted from the subject is reflected on the surface due to the difference in the refractive index, and weakens the intensity of the light incident on the detector. .

そこで、図21(a)に示す様に、先ず被検体の透過性が高い波長を用い、予め設定した光強度信号レベルと比較して測定信号強度が小さい場合に、その位置の光検出部401が被検体表面と離れていると判定する。密着度判定結果に基づいて支援情報を生成し表示することで、プローブ全体を被検体に密着させる方向に圧力を加えるための指示、誘導を行う。その結果、図21(b)に示す様に、光検出部401の被検体表面への加圧が調整される。   Therefore, as shown in FIG. 21A, first, when a wavelength having a high transmittance of the subject is used and the measured signal intensity is smaller than a preset light intensity signal level, the light detector 401 at that position is used. Is determined to be separated from the subject surface. By generating and displaying the support information based on the result of the determination of the degree of adhesion, an instruction and guidance for applying pressure in a direction in which the entire probe is brought into close contact with the subject are performed. As a result, as shown in FIG. 21B, the pressure of the photodetector 401 on the surface of the subject is adjusted.

次いで、図21(c)に示す様に、異常部位で吸収される特定波長を生体内に入射して、放出される光を各光検出部401で検出する。密着度に起因する検出光量の変化率は、生体の透過性が高い波長でも異常部位で吸収される特定波長でも同等であり、両者の差異は小さい。2波長の検出光量の有意な差は異常部位の有無に因る。そこで、異常部位で吸収される特定波長の光量を生体の透過性が高い波長の光で規格化した後、第1の実施形態と同等な手法で、被検体内の異常部位の三次元的方位及び距離を求め、方位情報と距離情報を生成する。方位情報と距離情報に基づいて支援情報を生成し表示することで、超音波プローブ12全体の移動方向と加圧方向を指示・誘導する。その結果、プローブ測定位置が適切範囲と判定した時点で、超音波画像撮像を開始する。   Next, as shown in FIG. 21C, the specific wavelength absorbed by the abnormal site is incident on the living body, and the emitted light is detected by each light detection unit 401. The rate of change of the amount of detected light due to the degree of adhesion is the same at a wavelength at which the transmittance of a living body is high and at a specific wavelength absorbed at an abnormal site, and the difference between the two is small. The significant difference between the detected light amounts of the two wavelengths depends on the presence or absence of an abnormal site. Then, after normalizing the amount of light of a specific wavelength absorbed by the abnormal site with light having a wavelength that is high in the transmittance of the living body, the three-dimensional orientation of the abnormal site in the subject is determined in the same manner as in the first embodiment. And distance are obtained, and azimuth information and distance information are generated. By generating and displaying support information based on the azimuth information and the distance information, the moving direction and the pressing direction of the entire ultrasonic probe 12 are instructed and guided. As a result, when it is determined that the probe measurement position is within the appropriate range, the ultrasonic image capturing is started.

(第4の実施形態)
図22は、第4の実施形態に係る超音波診断装置1が有する生体光計測装置4のブロック構成図である。同図に示す生体光計測装置4は、図20に示した例に加えて、超音波撮像によって取得された超音波画像を光学計算にデータとして取り込み、位置精度の向上と部位の異常性の精密検定を可能としている。本実施形態では、密着度に関わるプローブの誘導、異常部位への超音波プローブ12の誘導、超音波画像の撮像、精密光学測定、超音波画像と光学データのリンクと再計算、修正画像形成の順で測定が完了する。なお、図22に示した例では、超音波プローブ12の誘導には通常簡易計算回路としての演算回路426aを使用するが、信号強度が高い場合には精密計算用演算回路としての演算回路426bを選択しても良い。
(Fourth embodiment)
FIG. 22 is a block diagram of the biological light measurement device 4 included in the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the fourth embodiment. In addition to the example shown in FIG. 20, the biological light measurement device 4 shown in FIG. 20 takes in an ultrasonic image acquired by ultrasonic imaging as data in optical calculation, thereby improving positional accuracy and estimating abnormalities of a part. Testing is possible. In the present embodiment, guidance of a probe relating to the degree of adhesion, guidance of the ultrasonic probe 12 to an abnormal site, imaging of an ultrasonic image, precision optical measurement, linking and recalculation of an ultrasonic image and optical data, and correction image formation Measurement is completed in order. In the example shown in FIG. 22, the operation circuit 426a as a simple calculation circuit is usually used for guiding the ultrasonic probe 12, but when the signal strength is high, the operation circuit 426b as a calculation circuit for precision calculation is used. You may choose.

以上述べた各実施形態においては、マニュアル操作による生体光計測について説明した。これに対し、自動操作によって生体光計測を行うようにしてもよい。   In each of the embodiments described above, the biological light measurement by manual operation has been described. On the other hand, the biological light measurement may be performed by an automatic operation.

(第5の実施形態)
第5の実施形態に係る超音波診断装置1は、被検体内の異常部位の位置、大きさをさらに迅速に計算し、超音波画像上に明示的に表示可能なものである。
(Fifth embodiment)
The ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the fifth embodiment can calculate the position and size of an abnormal site in a subject more quickly, and can explicitly display the position and size on an ultrasonic image.

図23は、本実施形態に係る超音波診断装置1のプローブを被検体接触面側から見た図であり、光照射部400及び光検出部401の配置例を示した図である。同図に示す様に、光照射部400は、超音波送受信面120の周囲において当該超音波送受信面120の長手方向の中心軸上Cに配列されている。本実施形態においては、光照射部400は、2波長の光を同時または選択的に被検体に照射するものとする。複数の光検出部401は、超音波送受信面120の周囲において同じく超音波送受信面の長手方向の中心軸Cを対称軸として対になるように、且つ光照射部400を中心として放射状に配列されている。なお、同図の例では、複数の光検出部401は、光照射部400及を中心とする半径r1、r2、r3(例えばr1=15mm、r2=25mm、r3=35mm等)の同心円周上に、3対(3組)の光検出部401が、中心軸上Cに関して軸対称となるように配列されている。なお、光照射部400及び各光検出部401は、遮光板403で覆われている。   FIG. 23 is a diagram of the probe of the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the present embodiment as viewed from the object contact surface side, and is a diagram illustrating an arrangement example of the light irradiation unit 400 and the light detection unit 401. As shown in the figure, the light irradiation units 400 are arranged on the center axis C in the longitudinal direction of the ultrasonic transmitting / receiving surface 120 around the ultrasonic transmitting / receiving surface 120. In the present embodiment, the light irradiator 400 irradiates the subject with light of two wavelengths simultaneously or selectively. The plurality of light detection units 401 are also arranged in a pair around the ultrasonic transmission / reception surface 120 with the center axis C in the longitudinal direction of the ultrasonic transmission / reception surface as a symmetry axis, and are radially arranged around the light irradiation unit 400. ing. Note that, in the example of FIG. 5, the plurality of light detection units 401 are arranged on concentric circles of radii r1, r2, and r3 (for example, r1 = 15 mm, r2 = 25 mm, r3 = 35 mm, etc.) around the light irradiation unit 400. In addition, three pairs (three sets) of light detection units 401 are arranged so as to be axially symmetric with respect to the center axis C. The light irradiating section 400 and each light detecting section 401 are covered with a light shielding plate 403.

なお、光照射部400、複数の光検出部401の配列は、図23の例に拘泥されず、種々の形態を採用することができる。すなわち、本実施形態に係る超音波診断装置1のプローブは、超音波走査面と複数の光検出部401を配列する対称軸(対称面)とを実質的に一致させる構成、或いは、光学的検知器の配置対称軸が超音波エコープローブのデバイス幅(或いは、超音波送受信面120の短手方向の幅)の範囲に収まる構成であれば、どのようなものであってもよい。   Note that the arrangement of the light irradiation unit 400 and the plurality of light detection units 401 is not limited to the example of FIG. 23, and various modes can be adopted. That is, the probe of the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the present embodiment has a configuration in which the ultrasonic scanning surface substantially coincides with the axis of symmetry (the plane of symmetry) in which the plurality of light detection units 401 are arranged, or optical detection. Any configuration may be used as long as the configuration symmetry axis of the vessel falls within the range of the device width of the ultrasonic echo probe (or the width of the ultrasonic transmitting / receiving surface 120 in the short direction).

また、本実施形態に係る生体光計測装置4は、超音波走査断面内の異常部位の位置、大きさを特定するためのデータベースを記憶する記憶ユニットをさらに具備している。この記憶ユニットは、内部メモリでも外部メモリでも構わないが、処理を早くしたい要求と必要とするメモリ容量から、装置内の半導体メモリで保管する実施例が好適である。その他の構成については、図20、22に示した内容と実質的に同じである。データベースは、光学的吸収係数(k)毎に、超音波プローブ12による超音波走査面内における異常部位の位置及び大きさを、各光検出部401が検出した光の強度の組み合わせ毎に予め対応付けたものである。演算回路426a、426bは、各光検出部401において現実に検出された光の強度とデータベースに予め記憶した数値とを対比するための計算を行い、超音波走査面内における異常部位の位置及び大きさを特定する。   In addition, the biological light measurement device 4 according to the present embodiment further includes a storage unit that stores a database for specifying the position and size of the abnormal site in the ultrasonic scanning cross section. This storage unit may be an internal memory or an external memory, but an embodiment in which the storage unit is stored in a semiconductor memory in the apparatus is preferable in view of a request for quick processing and a required memory capacity. Other configurations are substantially the same as those shown in FIGS. The database pre-corresponds the position and size of the abnormal part in the ultrasonic scanning plane of the ultrasonic probe 12 for each optical absorption coefficient (k) for each combination of the light intensity detected by each light detection unit 401. It is attached. The arithmetic circuits 426a and 426b perform calculations for comparing the intensity of light actually detected by each light detection unit 401 with a numerical value stored in a database in advance, and determine the position and size of the abnormal part in the ultrasonic scanning plane. Identify

図23の様に配置された光照射部400から、生体透過率が高く異常部位で吸収量が増す二つの特定波長の光(例えば、酸素化ヘモグロビンの吸収波長(770nm付近)と脱酸素ヘモグロビンの吸収波長(900nm付近)の2波長の光)が、検体内に照射される。照射された光は、被検体内を散乱しながら伝播し、異常部位を通過するとより多く吸収される。図23の様に配置された複数の光検出部401は、被検体から出射する光をそれぞれの位置で検出する。各光検出部401で検出された光は、異常部位の深さ情報を含むものとなっている。光解析部424は、各光検出部401で検出された光を解析する。演算回路426a、426bは、光検出部401間での検出光の強度変化に基づいて、光検出部401と被検体表面との密着度、被検体内において所定の光吸収係数を示す異常部位の位置、大きさ(サイズ)を計算する。   From the light irradiation unit 400 arranged as shown in FIG. 23, light of two specific wavelengths (for example, absorption wavelength of oxygenated hemoglobin (around 770 nm)) and deoxygenated hemoglobin of which the amount of absorption is increased at an abnormal site with high biological transmittance. Light having two absorption wavelengths (around 900 nm) is irradiated into the specimen. The irradiated light propagates while being scattered in the subject, and is absorbed more when passing through an abnormal site. The plurality of light detectors 401 arranged as shown in FIG. 23 detect light emitted from the subject at each position. The light detected by each light detection unit 401 includes the depth information of the abnormal part. The light analysis unit 424 analyzes the light detected by each light detection unit 401. The arithmetic circuits 426a and 426b determine the degree of adhesion between the photodetector 401 and the surface of the subject based on the intensity change of the detection light between the photodetectors 401, Calculate the position and size (size).

演算回路426a、426bは、既述のアルゴリズムに従って、光検出部401間での検出光の強度変化に基づいて、光検出部401と被検体表面との密着度、被検体内において所定の光吸収的係数を示す異常部位の被検体の表面からの深さ、所定の位置を基準とする異常部位の三次元的位置及び距離を計算する。演算回路426における計算結果は、支援情報生成ユニット44に送り出される。支援情報生成ユニット44は、既述の手法に従って、超音波プローブ12の位置、姿勢、向き等を指示・誘導(ナビゲーション)する支援情報を生成する。生成された支援情報は、例えばモニター14において所定の形態で表示される。操作者は、表示された支援情報に従って、超音波送受信面120が所定の光吸的収係数を示す異常部位の真上に来るように、超音波プローブ120を移動させる。なお、超音波送受信面120を異常部位の真上に移動させるための支援情報の表示形態については、種々のバリエーションがある。これについては、第6の実施形態において後で詳しく説明する。   The arithmetic circuits 426a and 426b determine the degree of adhesion between the photodetector 401 and the surface of the subject based on the intensity change of the detection light between the photodetectors 401 and the predetermined light absorption in the subject according to the algorithm described above. The three-dimensional position and distance of the abnormal part based on the depth of the abnormal part indicating the target coefficient from the surface of the subject and a predetermined position are calculated. The calculation result in the arithmetic circuit 426 is sent to the support information generation unit 44. The support information generation unit 44 generates support information for instructing / guidance (navigation) of the position, posture, orientation, and the like of the ultrasonic probe 12 according to the method described above. The generated support information is displayed on the monitor 14 in a predetermined form, for example. The operator moves the ultrasonic probe 120 according to the displayed support information so that the ultrasonic transmission / reception surface 120 is located directly above the abnormal part having the predetermined light absorption coefficient. There are various variations in the display form of the support information for moving the ultrasonic transmitting / receiving surface 120 right above the abnormal part. This will be described later in detail in a sixth embodiment.

被検体表面において、超音波送受信面120が所定の光吸収係数を示す異常部位の真上に来るように(或いは、異常部位が超音波プローブ12の長手対称軸下の対称面上に位置するように)超音波プローブ120が配置される。その結果、超音波プローブ12の位置が適切範囲と判定されると、次に述べる様な手法によって、異常部位の位置及び大きさの計算が実行される。   On the surface of the subject, the ultrasonic transmission / reception surface 120 is positioned directly above the abnormal part exhibiting a predetermined light absorption coefficient (or the abnormal part is positioned on a symmetric plane below the longitudinal symmetry axis of the ultrasonic probe 12). (2) The ultrasonic probe 120 is disposed. As a result, when the position of the ultrasonic probe 12 is determined to be within an appropriate range, the calculation of the position and size of the abnormal part is executed by the following method.

図24は、異常部位を球体として近似する場合に、プローブPと超音波走査断面上において特定される異常部位の位置及び大きさを模式的に示した図である。球体の中心位置(x,y)、サイズ(径φ)、光学的吸収係数(k)の水準をパラメータとして、光拡散方程式を順問題として個々の光検出器の位置で光強度として解き、解を光吸収情報と対応させたものをデータベースとして、生体光計測装置4の記憶ユニットに予め記憶されている。光吸収領域を最も単純化した球形で近似する場合については、解析的に変形ベッセル関数の近似解で解けるが、より複雑な形状では解析的に解くことは難しい。そこで有限要素法を用いた散乱のある光拡散方程式シミュレーションを用いて、近似値を求めることになる。データベースは、パラメータの水準を適切に選択して計算し、それを基にテーブルを作成することができる。ここでは光強度のテーブルの作成方法としてシミュレーションを例示したが、各パラメータの水準を合わせたファントムを作成して実測定により数値を決定する方法、実測定データの一部とシミュレーション結果を複合的に併せて作成する方法もある。従って、球近似の場合は、求めるべき未知数は生体の断層画面上での位置(x,y)、径(φ)、光学的吸収係数(k)の4個であり、最低4個の光量測定結果が必要である。回転楕円体近似の場合は最低5個の光量測定結果が必要である。ここで対となる検出器は光学モデル的には対称であり、光強度は等しい値となるべきことから、検出データを独立値とは扱わないことにする。   FIG. 24 is a diagram schematically illustrating the position and size of an abnormal site specified on the ultrasonic scanning cross section when the abnormal site is approximated as a sphere. Using the center position (x, y), size (diameter φ), and level of optical absorption coefficient (k) of the sphere as parameters, solve the light diffusion equation as a forward problem as the light intensity at the position of each photodetector, and solve the solution. Is stored in the storage unit of the biological light measurement device 4 in advance as a database in which is associated with light absorption information. When the light absorption region is approximated by the simplest spherical shape, it can be solved analytically by an approximate solution of the modified Bessel function, but it is difficult to solve analytically by a more complicated shape. Therefore, an approximate value is obtained by using a light diffusion equation simulation with scattering using the finite element method. The database can select and calculate the parameter level appropriately, and create a table based on the calculation. Here, the simulation is illustrated as a method of creating the light intensity table.However, a method of creating a phantom that matches the level of each parameter and determining a numerical value by actual measurement, a part of the actual measurement data and the simulation result are combined. There is also a method to create them together. Therefore, in the case of the spherical approximation, the unknowns to be obtained are the position (x, y), diameter (φ), and optical absorption coefficient (k) of the living body on the tomographic screen. Results are needed. In the case of spheroid approximation, at least five light quantity measurement results are required. Here, the paired detectors are symmetrical in terms of an optical model, and the light intensity should have the same value. Therefore, the detection data is not treated as an independent value.

演算回路426a、426bは、上記データベースに予め記録した数値と各光検出部401において検出された光の強度とを対比する。対比する手段として、例えば最小二乗法による選択方法がある。この場合、それぞれの検出器位置の光強度は桁で変化するため、光吸収部位がない場合の光強度で規格化した規格化相対強度変化を使うなど、相応の工夫が必要になる。データベースの数値と検出された光の強度の対比は、秒以下の時間で瞬時に計算できる。このため、異常吸収部位の位置(x,y)、径(φ)、光学的吸収係数(k)の情報をリアルタイムで知ることができる。   The arithmetic circuits 426a and 426b compare the numerical values recorded in the database in advance with the light intensities detected by the respective light detection units 401. As means for comparison, for example, there is a selection method by the least square method. In this case, since the light intensity at each detector position changes by an order of magnitude, appropriate measures such as using a normalized relative intensity change standardized by the light intensity when there is no light absorbing portion are required. The comparison between the database value and the detected light intensity can be calculated instantaneously in less than a second. Therefore, information on the position (x, y), diameter (φ), and optical absorption coefficient (k) of the abnormal absorption part can be known in real time.

すなわち、本実施形態では、各光検出部401において検出された光の強度を用いた逆問題(第1の実施形態等参照)として被検体内の異常部位の位置及び大きさを計算するのではなく、記憶ユニットに予め記憶されたデータベースと、各光検出部401において実際に検出された光の強度とを用いて、順問題として被検体内の異常部位の位置及び大きさを計算している。この様な計算手法は、例えば、リアルタイム性が重要である場合等に、特に実益がある。しかしながら、当該例に拘泥されず、第1の実施形態等において説明した逆問題としてのアルゴリズムを採用することも当然可能である。また、必要に応じて、被検体を透過する別波長の光を用意し、これを参照光として検知し他の波長の測定光量を規格化することにより、各種バラツキに因る測定誤差を低減するようにしてもよい。   That is, in the present embodiment, the position and the size of the abnormal part in the subject are not calculated as an inverse problem (see the first embodiment and the like) using the intensity of the light detected by each light detection unit 401. Instead, the position and size of the abnormal site in the subject are calculated as a forward problem using the database stored in advance in the storage unit and the light intensity actually detected by each light detection unit 401. . Such a calculation method is particularly useful, for example, when real-time processing is important. However, the present invention is not limited to this example, and it is of course possible to employ the algorithm as the inverse problem described in the first embodiment and the like. Also, if necessary, light of another wavelength that transmits through the subject is prepared, this is detected as reference light, and the measurement light amount of another wavelength is standardized, thereby reducing measurement errors due to various variations. You may do so.

計算された異常部位の位置、大きさは、超音波画像上において所定の形態にてリアルタイムで表示される。図25は、超音波走査断面に対応する超音波画像を示した図であり、図26は、超音波画像上において位置、大きさが特定された異常部位の表示形態を説明するための図である。図25に示した超音波画像上において異常部位の位置、大きさが計算されると、例えば図26に示すように、光学的吸収係数(k)に割り当てられた色彩によって、特定された位置(中心(x,y))及び大きさ(径φ)の円が表示される。これにより、観察者は、超音波画像上において異常部位のおおよその位置、大きさをリアルタイムに且つ直観的に把握することができる。また、異常部位が表示された超音波画像を記録することで、異常部位が必ず映像化されている超音波画像を用いて、画像診断を行うことが可能となる。   The calculated position and size of the abnormal part are displayed in real time in a predetermined form on the ultrasonic image. FIG. 25 is a diagram showing an ultrasonic image corresponding to an ultrasonic scanning section, and FIG. 26 is a diagram for explaining a display form of an abnormal part whose position and size are specified on the ultrasonic image. is there. When the position and the size of the abnormal part are calculated on the ultrasonic image shown in FIG. 25, for example, as shown in FIG. 26, the position specified by the color assigned to the optical absorption coefficient (k) ( A circle having a center (x, y)) and a size (diameter φ) is displayed. This allows the observer to intuitively grasp the approximate position and size of the abnormal part on the ultrasonic image in real time. Further, by recording an ultrasonic image in which an abnormal part is displayed, it is possible to perform image diagnosis using an ultrasonic image in which the abnormal part is always visualized.

(変形例1)
図27は、本実施形態に係る超音波診断装置1のプローブを被検体接触面側から見た図であり、光照射部400及び光検出部401の配置の変形例1を示した図である。光照射部400は、超音波送受信面120の長手方向の中心軸上Cに配列され、(二波長ではなく)特定の一波長の光を照射する。また、4対(4組)の光検出部401が、超音波送受信面の長手方向の中心軸Cを対称軸として設けられている。これにより、二波長の光を使うことなく、異常部位の位置及び大きさ、光学的吸収係数(k)の情報を得ることが可能となる。
(Modification 1)
FIG. 27 is a diagram of the probe of the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the present embodiment as viewed from the subject contact surface side, and is a diagram illustrating a first modification of the arrangement of the light irradiation unit 400 and the light detection unit 401. . The light irradiating unit 400 is arranged on the central axis C in the longitudinal direction of the ultrasonic transmitting / receiving surface 120, and irradiates light of a specific one wavelength (not two wavelengths). In addition, four pairs (four sets) of the photodetectors 401 are provided with the central axis C in the longitudinal direction of the ultrasonic transmission / reception surface as a symmetric axis. This makes it possible to obtain information on the position and size of the abnormal site and the optical absorption coefficient (k) without using light of two wavelengths.

(変形例2)
図28は、本実施形態に係る超音波診断装置1のプローブを被検体接触面側から見た図であり、光照射部400及び光検出部401の配置の変形例2を示した図である。同図に示すように、二つの光照射部400が、超音波送受信面120の長手方向の中心軸上Cの異なる位置に隣接して配置されている。また、二対(二組)の光検出部401が、超音波送受信面の長手方向の中心軸Cを対称軸として設けられている。本変形例によっても、二波長の光を使うことなく、異常部位の位置及び大きさ、光学的吸収係数(k)の情報を得ることが可能となる。また、図23、図25に示した例と比較して、光検出部401の数を、より少なくできるメリットもある。
(Modification 2)
FIG. 28 is a diagram of the probe of the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the present embodiment as viewed from the object contact surface side, and is a diagram illustrating a second modification of the arrangement of the light irradiation unit 400 and the light detection unit 401. . As shown in the figure, two light irradiation units 400 are arranged adjacent to different positions on the center axis C in the longitudinal direction of the ultrasonic transmitting / receiving surface 120. Further, two pairs (two sets) of the light detection units 401 are provided with the central axis C in the longitudinal direction of the ultrasonic transmission / reception surface as a symmetric axis. According to this modification as well, it is possible to obtain information on the position and size of the abnormal part and the optical absorption coefficient (k) without using light of two wavelengths. Further, as compared with the examples shown in FIGS. 23 and 25, there is an advantage that the number of the light detection units 401 can be reduced.

(変形例3)
図29は、本実施形態に係る超音波診断装置1のプローブを被検体接触面側から見た図であり、光照射部400及び光検出部401の配置の変形例3を示した図である。同図に示すように、二つの光照射部400が、超音波送受信面120の長手方向の中心軸上Cに、超音波送受信面120を挟んで配置されている。また、二対(二組)の光検出部401が、超音波送受信面の長手方向の中心軸Cを対称軸として設けられている。本変形例によっても、二波長の光を使うことなく、異常部位の位置及び大きさ、光学的吸収係数(k)の情報を得ることが可能となる。また、変形例2と同じく、図23、図25に示した例と比較して、光検出部401の数を、より少なくできるメリットもある。さらに、光照射部400を超音波プローブ12の両端に配置することで、異常部位を超音波送受信面120の中心軸C上の中央近傍に導きやすくなる長所もある。
(Modification 3)
FIG. 29 is a diagram of the probe of the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the present embodiment as viewed from the subject contact surface side, and is a diagram illustrating a third modification of the arrangement of the light irradiation unit 400 and the light detection unit 401. . As shown in the figure, two light irradiation units 400 are arranged on the center axis C in the longitudinal direction of the ultrasonic transmitting / receiving surface 120 with the ultrasonic transmitting / receiving surface 120 interposed therebetween. Further, two pairs (two sets) of the light detection units 401 are provided with the central axis C in the longitudinal direction of the ultrasonic transmission / reception surface as a symmetric axis. According to this modification as well, it is possible to obtain information on the position and size of the abnormal portion and the optical absorption coefficient (k) without using two wavelengths of light. Further, similarly to the second modification, there is an advantage that the number of the light detection units 401 can be reduced as compared with the examples shown in FIGS. Further, by arranging the light irradiation units 400 at both ends of the ultrasonic probe 12, there is an advantage that an abnormal site can be easily guided to the vicinity of the center on the central axis C of the ultrasonic transmitting / receiving surface 120.

以上述べた構成によれば、プローブを被検体内部の疑義組織の上に誘導(ナビゲーション)し当該疑義組織が走査断面内に含まれる状態で、超音波画像の取得、生体光計測を実施することができる。このため、検出した光を用いて疑義組織の位置、大きさを、各検出部において検出された光の強度と予め生成されたデータベースとを比較する順問題として簡便且つ迅速に計算することができ、リアルタイム性を飛躍的に向上させることができる。術者は、被検体内の疑義組織直上へのプローブ配置、超音波画像による断層の目視検査、当該超音波画像上に明示された血液代謝情報(ヘモグロビンの吸収位置、サイズ、吸収係数等の情報)等を観察及び良性悪性判定等を、シーケンシャルに高いリアルタイム性を持って実行することができる。その結果、熟練度に因らずに、誰でも正確かつ適切かつ迅速に、乳がん検査・判定(異常部位の検出と良性・悪性判定)等を行うことができる。   According to the configuration described above, the probe is guided (navigation) over the suspicious tissue inside the subject, and the acquisition of the ultrasonic image and the measurement of the biological light are performed with the suspicious tissue included in the scanning section. Can be. For this reason, the position and size of the suspicious tissue using the detected light can be easily and quickly calculated as a forward problem comparing the intensity of the light detected by each detection unit with a previously generated database. In this way, real-time performance can be dramatically improved. The surgeon arranges the probe directly above the suspect tissue in the subject, visually inspects the tomogram using an ultrasonic image, and expresses blood metabolism information (information such as hemoglobin absorption position, size, absorption coefficient, etc.) specified on the ultrasonic image. ), Etc., and benign / malignant judgments can be sequentially executed with high real-time performance. As a result, regardless of the level of skill, anyone can accurately, appropriately and promptly perform breast cancer inspection / determination (detection of abnormal site and determination of benign / malignant).

また、生体光計測においては、光照射部から光検出部への最大距離は異常部位の可測定深度の2倍以上が要求されるため、プローブ全体として大きくなる傾向がある。本実施形態では、超音波送受信面の長手方向の中心軸として、光照射部及び光検出部を超音波プローブの近傍に配置する構成となっているため、超音波プローブ、光プローブが一体のなったプローブの全体サイズを、コンパクトにすることができる。   In biological light measurement, the maximum distance from the light irradiation unit to the light detection unit is required to be at least twice as large as the measurable depth of the abnormal site, and therefore the entire probe tends to be large. In the present embodiment, the light irradiation unit and the light detection unit are arranged in the vicinity of the ultrasonic probe as the central axis in the longitudinal direction of the ultrasonic transmission and reception surface, so that the ultrasonic probe and the optical probe are integrated. The overall size of the probe can be reduced.

(第6の実施形態)
既述の各実施形態においては、プローブの異常部位への誘導、或いは好適なプローブの密着度の伝達手段として、例えば図7〜図10に示す表示法、或いは図12に示した音響信号等で伝達する方法等を例示した。しかしながら、実際の撮像時においては、検査者は、超音波画像を観察しながらプローブを移動させることになるため、図7等に示されたプローブ操作の支援情報も同時に注視することは、大きな負担となる場合がある。また、音響信号による伝達は、検査者が画面を見ずに走査誘導を受けられるというメリットがある一方で、被検者が異常音によって不安になるというデメリットが存在する。
(Sixth embodiment)
In each of the above-described embodiments, as a means for guiding the probe to an abnormal site or for transmitting a suitable degree of adhesion of the probe, for example, the display method shown in FIGS. 7 to 10 or the acoustic signal shown in FIG. The transmission method and the like have been exemplified. However, at the time of actual imaging, the inspector moves the probe while observing the ultrasonic image, so that it is a heavy burden to simultaneously watch the probe operation support information shown in FIG. 7 and the like. It may be. In addition, transmission by an acoustic signal has a merit that an inspector can receive scanning guidance without looking at a screen, but has a demerit that a subject becomes anxious due to an abnormal sound.

そこで、本実施形態では、生体光計測によって特定されたプローブの異常部位への接近状態を示す情報を、検査者の注視負担をできるだけ軽減した形態で迅速に観察可能に表示し、プローブの異常部位への誘導を容易にする超音波診断装置1について説明する。   Therefore, in the present embodiment, information indicating the approach state of the probe to the abnormal site specified by the biological light measurement is displayed so as to be promptly observable in a form in which the examiner's gaze load is reduced as much as possible, and the abnormal site of the probe is displayed. The ultrasonic diagnostic apparatus 1 for facilitating guidance to the patient will be described.

本実施形態におけるプローブの異常部位への接近状態を示す情報、プローブ操作の支援情報の表示形態には、例えば次の二つの特徴がある。第一に、検査者が注視する超音波画像の画面の一部として、プローブの異常部位への接近状態を示す情報を表示することである。これにより、検査者は、視線を往復させずに情報を得ることができる。第二に、検査者が超音波診断画像に注意を集中する行為を妨げない程度に、その内容を瞬時に把握できる形態にてプローブの異常部位への接近状態を示す情報を表示することである。   The display form of the information indicating the approach state of the probe to the abnormal part and the support information of the probe operation in the present embodiment have, for example, the following two features. First, information indicating the approach state of the probe to the abnormal site is displayed as a part of the screen of the ultrasonic image watched by the examiner. Thus, the inspector can obtain information without reciprocating the line of sight. Second, the information indicating the approach state of the probe to the abnormal site is displayed in a form that allows the examiner to instantaneously grasp the contents of the ultrasonic diagnostic image so as not to hinder the act of concentrating attention on the ultrasonic diagnostic image. .

図30は、生体光計測によって特定された異常部位とプローブとの接近状態を、超音波画像の画面の一部(例えばアイコン等)として示す形態を示した図である。図31(a)〜(d)は、プローブが特定された異常部位に接近するに従ってアイコンの明度が変化する様子を例示した図である。   FIG. 30 is a diagram illustrating a form in which the approach state between the probe and the abnormal part specified by the biological light measurement is shown as a part (for example, an icon or the like) of the screen of the ultrasonic image. FIGS. 31A to 31D are diagrams illustrating an example in which the brightness of the icon changes as the probe approaches the specified abnormal part.

図30に示した超音波画像の画面右上に表示されたアイコンAの明度は、図31(a)、(b)に示すように、プローブが特定された異常部位に接近するに従って変化し、プローブが異常部位に最接近したとき(すなわち、超音波送受信面120が異常部位の真上に配置されたとき)には、図31(c)に示すように、最も明るくなる。また、超音波送受信面120が異常部位の真上から離れた場合には、アイコンAの明度は、図31(c)の状態から図31(d)の状態に変化し、プローブが異常部位から離れるに従って次第に暗くなる。   The brightness of the icon A displayed on the upper right of the screen of the ultrasonic image shown in FIG. 30 changes as the probe approaches the specified abnormal part, as shown in FIGS. 31 (a) and (b). Is closest to the abnormal part (that is, when the ultrasonic transmission / reception surface 120 is disposed right above the abnormal part), the light becomes the brightest as shown in FIG. Also, when the ultrasonic transmitting / receiving surface 120 is separated from right above the abnormal part, the brightness of the icon A changes from the state of FIG. 31 (c) to the state of FIG. 31 (d), and the probe moves from the abnormal part. It gradually darkens as you move away.

(変形例1)
図32(a)〜(d)は、プローブが特定された異常部位に接近するに従ってアイコンの色彩等が変化する様子を例示した図である。
(Modification 1)
FIGS. 32A to 32D are diagrams exemplifying a state in which the color and the like of the icon change as the probe approaches the specified abnormal part.

例えば、図32に示した超音波画像の画面右上に表示されたアイコンAの色彩は、生体光計測によって特定された異常部位とプローブとの距離が一定以上である場合には、図33(a)に示すように所定の色相(例えば緑色)で表示される。支援情報に従ってプローブが走査され、異常部位とプローブとの距離が一定以内になると、アイコンAの色彩は、図33(b)に示すように他の色相(例えばオレンジ色)に変化し、プローブが異常部位に最接近したときには、図33(c)に示すように、例えば赤色によって表示される。また、超音波送受信面120が異常部位の真上から離れた場合には、アイコンAの明度は、異常部位とプローブとの間の距離に応じて、図33(c)の赤色から他の色(図33(d)の例では緑色)に変化する。   For example, the color of the icon A displayed at the upper right of the screen of the ultrasonic image shown in FIG. 32 indicates that the distance between the abnormal site and the probe specified by the biological light measurement is longer than a certain value. ) Is displayed in a predetermined hue (for example, green). When the probe is scanned according to the support information and the distance between the abnormal part and the probe is within a certain range, the color of the icon A changes to another hue (for example, orange) as shown in FIG. When the user has approached the abnormal part, it is displayed in red, for example, as shown in FIG. When the ultrasonic transmission / reception surface 120 is separated from immediately above the abnormal part, the brightness of the icon A changes from red in FIG. 33C to another color according to the distance between the abnormal part and the probe. (Green in the example of FIG. 33D).

(変形例2)
生体光計測によって特定された異常部位とプローブとの接近状態を、超音波画像の画面の一部(アイコン等)の明滅周期の変化として示すようにしてもよい。例えば、超音波画像の画面右上に表示されたアイコンAは、生体光計測によって特定された異常部位とプローブとの距離が一定以上である場合には、一定以上の長い周期で明滅する。プローブの異常部位への接近状態を示す情報に従ってプローブが走査され、異常部位とプローブとの距離が縮まるに従って、アイコンAの明滅周期は短くなり、プローブが異常部位に最接近したときには、アイコンAは、最短周期で明滅する。また、超音波送受信面120が異常部位の真上から離れた場合には、アイコンAは、異常部位とプローブとの間の距離に応じて周期を変化させながら明滅する。
(Modification 2)
The approaching state between the probe and the abnormal site specified by the biological light measurement may be indicated as a change in the blinking cycle of a part (such as an icon) of the screen of the ultrasonic image. For example, the icon A displayed on the upper right of the screen of the ultrasonic image blinks at a constant or longer cycle when the distance between the probe and the abnormal site specified by the biological light measurement is greater than a certain value. The probe is scanned according to the information indicating the approach state of the probe to the abnormal part, and the blinking cycle of the icon A becomes shorter as the distance between the abnormal part and the probe is reduced. When the probe comes closest to the abnormal part, the icon A becomes , Flickers in the shortest cycle. When the ultrasonic transmission / reception surface 120 is separated from right above the abnormal part, the icon A blinks while changing the period according to the distance between the abnormal part and the probe.

(変形例3)
図33(a)〜(d)は、プローブが特定された異常部位に接近するに従ってアイコンの表示面積が変化する様子を例示した図である。
(Modification 3)
FIGS. 33A to 33D are diagrams illustrating a state where the display area of the icon changes as the probe approaches the specified abnormal part.

例えば、図30に示した超音波画像の画面右上に表示されたアイコンAの面積は、図33(a)、図33(b)に示すように、生体光計測によって特定された異常部位とプローブとの距離が近くなるに従って大きくなり、異常部位に最接近したときには、図33(c)に示すように最大になる。また、超音波送受信面120が異常部位の真上から離れた場合には、アイコンAの面積は、図33(c)、図33(d)に示すように、プローブが異常部位から離れるに従って小さくなる。   For example, as shown in FIGS. 33A and 33B, the area of the icon A displayed on the upper right of the screen of the ultrasonic image shown in FIG. 33, the distance increases with the distance, and reaches the maximum when approaching the abnormal part as shown in FIG. 33 (c). In addition, when the ultrasonic transmission / reception surface 120 is separated from right above the abnormal part, the area of the icon A becomes smaller as the probe moves away from the abnormal part, as shown in FIGS. 33 (c) and 33 (d). Become.

(変形例4)
図34(a)〜(d)は、プローブが特定された異常部位に接近するに従ってアイコンの表示位置が変化する様子を例示した図である。
(Modification 4)
FIGS. 34A to 34D are diagrams illustrating a state where the display position of the icon changes as the probe approaches the specified abnormal part.

例えば、図30に示した超音波画像の画面右上に表示されたアイコンAは、例えば図34(a)、図34(b)に示すように、生体光計測によって特定された異常部位とプローブとの距離が一定以上離れている場合には同じ位置に表示され、異常部位に最接近したときには(異常部位とプローブとの距離が一定範囲内になった場合には)、図34(c)に示すように所定の位置に表示される(図の例では、表示位置が上がる)。また、超音波送受信面120が異常部位の真上から一定以上離れた場合には、アイコンAは、図34(d)に示すように、図34(a)、図34(b)と同じ位置に表示される。   For example, the icon A displayed on the upper right of the screen of the ultrasonic image shown in FIG. 30 is, as shown in, for example, FIGS. 34 (a) and 34 (b), the abnormal site and the probe identified by the biological light measurement. Is displayed at the same position when the distance is longer than a certain distance, and when the probe is closest to the abnormal part (when the distance between the abnormal part and the probe is within a certain range), FIG. It is displayed at a predetermined position as shown (in the example of the figure, the display position is raised). When the ultrasonic transmitting / receiving surface 120 is separated from the position just above the abnormal part by a certain amount or more, the icon A is positioned at the same position as in FIGS. 34 (a) and 34 (b) as shown in FIG. 34 (d). Will be displayed.

(変形例5)
図35(a)〜(d)は、プローブが特定された異常部位に接近するに従ってアイコンの揺れの振幅が変化する様子を例示した図である。
(Modification 5)
FIGS. 35A to 35D are diagrams illustrating a manner in which the amplitude of the icon swing changes as the probe approaches the specified abnormal part.

例えば、図30に示した超音波画像の画面右上に表示されたアイコンAの揺れの振幅は、例えば図35(a)、図35(b)に示すように、生体光計測によって特定された異常部位とプローブとの距離が近くなるに従って変化し、異常部位に最接近したときには、図35(c)に示すように最大振幅の揺れで表示される。また、超音波送受信面120が異常部位の真上から離れた場合には、アイコンAの揺れの振幅は、図35(d)に示すように、プローブが異常部位から離れるに従って小さくなる。   For example, the amplitude of the fluctuation of the icon A displayed on the upper right of the screen of the ultrasonic image shown in FIG. 30 is, for example, as shown in FIGS. 35 (a) and 35 (b). It changes as the distance between the part and the probe becomes shorter, and when the part comes closest to the abnormal part, it is displayed with a swing of the maximum amplitude as shown in FIG. When the ultrasonic transmitting / receiving surface 120 is separated from right above the abnormal part, the amplitude of the swing of the icon A decreases as the probe moves away from the abnormal part, as shown in FIG.

(変形例6)
図36(a)〜(d)は、プローブが特定された異常部位に接近するに従ってアイコンの形状が変化する様子を例示した図である。
(Modification 6)
FIGS. 36A to 36D are diagrams illustrating a state in which the shape of the icon changes as the probe approaches the specified abnormal part.

例えば、図30に示した超音波画像の画面右上に表示されたアイコンAの形状は、例えば図36(a)、図36(b)に示すように、生体光計測によって特定された異常部位とプローブとの距離が近くなるに従って変化し(図の例では、凸部の数が増える)、異常部位に最接近したときには、図36(c)に示すように凸部が最も多い形状で表示される。また、超音波送受信面120が異常部位の真上から離れた場合には、アイコンAの形状は、図36(d)に示すように、プローブが異常部位から離れるに従って凸部が少なくなるように変化す。   For example, the shape of the icon A displayed at the upper right of the screen of the ultrasonic image shown in FIG. 30 is, for example, as shown in FIGS. It changes as the distance from the probe becomes shorter (in the example of the figure, the number of convex portions increases). When the abnormal portion comes closest, the convex portion is displayed in the shape having the largest number of convex portions as shown in FIG. You. When the ultrasonic transmission / reception surface 120 is separated from right above the abnormal part, the shape of the icon A is such that the number of convex portions decreases as the probe moves away from the abnormal part, as shown in FIG. Change.

なお、異常部位とプローブとの接近状態を知らせるための表示例を、種々示した。これらの表示法は、当然ながら、任意に組み合わせ可能である。例えば、本変形例1に示すアイコンの色彩変化による表示法に加えて、明度変化を組み合わせるようにしてもよいし、明滅周期、表示面積、形状、揺れの大きさ等が接近状態に応じて同時に変化するようにしてもよい。これにより、異常部位とプローブとの接近状態を、より視認性の高い形態にて提示することができる。   In addition, various display examples for notifying the approaching state between the abnormal part and the probe are shown. Of course, these notations can be arbitrarily combined. For example, in addition to the display method based on the color change of the icons shown in the first modification, a change in lightness may be combined, and a blinking cycle, a display area, a shape, a magnitude of shaking, and the like may be simultaneously determined according to an approaching state. It may be changed. Thereby, the approaching state between the abnormal part and the probe can be presented in a form with higher visibility.

以上述べた構成によれば、被検体内の異常部位と被検体表面のプローブとの接近状態を、超音波画像が表示される画面上において、アイコンの明度、色彩、明滅周期、表示面積、形状、揺れの振幅、或いはこれらの組み合わせによって視覚的に提示することができる。これにより、検査者は、視線を往復させることなく、超音波画像及びプローブ操作支援情報を視認することができる。また、プローブ操作支援情報は、アイコンの明度等の変化として提示される。このため、検査者の超音波診断画像に対する注意を妨げることなく、迅速且つ簡単に把握可能なローブ操作支援情報を提示することができる。   According to the configuration described above, the approach state between the abnormal site in the subject and the probe on the subject surface is displayed on the screen on which the ultrasonic image is displayed, by the brightness, the color, the blink period, the display area, and the shape of the icon. , The amplitude of the sway, or a combination thereof. Thereby, the inspector can visually recognize the ultrasonic image and the probe operation support information without reciprocating the line of sight. Further, the probe operation support information is presented as a change in the brightness of the icon or the like. For this reason, it is possible to present the lobe operation support information that can be quickly and easily grasped without disturbing the examiner's attention to the ultrasonic diagnostic image.

また、他の実施形態1に係る光計測装置は、超音波プローブと共に用いられる光計測装置であって、被検体内に少なくとも一つの位置から光を照射する光照射部と、前記超音波プローブの超音波送受信面の中心軸を対称軸として、前記超音波送受信面を挟んだ両側に少なくとも配置され、前記被検体内で反射された光の強度を検出する複数の光検出部と、前記各光検出部において検出された光の強度に基づいて、前記被検体内において異常な光吸収係数を示す部位の位置と前記光照射部の位置を基準とする所定位置との接近度を少なくとも計算する計算部と、前記接近度に基づく支援情報を出力する出力部と、を具備する。   Further, an optical measurement device according to another embodiment 1 is an optical measurement device used together with an ultrasonic probe, and a light irradiation unit that irradiates light from at least one position in a subject; A plurality of light detection units disposed at least on both sides of the ultrasonic transmission / reception surface with the center axis of the ultrasonic transmission / reception surface as a symmetric axis, and detecting the intensity of light reflected in the subject; A calculation for calculating at least an approach degree between a position of a portion exhibiting an abnormal light absorption coefficient in the subject and a predetermined position based on the position of the light irradiation unit based on the intensity of light detected by the detection unit. And an output unit that outputs support information based on the proximity.

他の実施形態2として、他の実施形態1係る光計測装置において、前記複数の光検出部は、前記光照射部を通る直線を対称軸として少なくとも二対設けられていてもよい。   As another embodiment 2, in the optical measurement device according to the other embodiment 1, at least two pairs of the plurality of light detection units may be provided with a straight line passing through the light irradiation unit as a symmetric axis.

他の実施形態3として、他の実施形態1又は2に係る光計測装置において、前記光照射部は二箇所以上の位置から光を照射するようにしてもよい。   As another embodiment 3, in the optical measurement device according to the first or second embodiment, the light irradiation unit may emit light from two or more positions.

他の実施形態4として、他の実施形態1又は2に係る光計測装置において、前記光照射部は少なくとも二種類の周波数を含む光を照射するようにしてもよい。   As another embodiment 4, in the optical measurement device according to the first or second embodiment, the light irradiation unit may emit light including at least two types of frequencies.

他の実施形態5として、他の実施形態1乃至4のいずれかに係る光計測装置において、前記支援情報は、前記接近度を反映する音響信号を含むようにしてもよい。   As another embodiment 5, in the optical measurement device according to any of the other embodiments 1 to 4, the support information may include an acoustic signal reflecting the proximity.

他の実施形態6として、他の実施形態1乃至5のいずれかに係る光計測装置において、前記支援情報は、接近度を視覚的に示す情報を含むようにしてもよい。   As another embodiment 6, in the optical measurement device according to any of the first to fifth embodiments, the support information may include information that visually indicates the degree of approach.

他の実施形態7として、他の実施形態1乃至6のいずれかに係る光計測装置において、前記計算部は、前記各光検出部において検出された光の強度に基づいて、前記異常な光吸収係数を示す部位の位置をさらに計算し、前記支援情報は、前記異常な光吸収係数を示す部位の位置を示す情報を含むようにしてもよい。   As another embodiment 7, in the optical measurement device according to any one of the other embodiments 1 to 6, the calculation unit is configured to perform the abnormal light absorption based on the intensity of light detected by each of the light detection units. The position of the part indicating the coefficient may be further calculated, and the support information may include information indicating the position of the part indicating the abnormal light absorption coefficient.

他の実施形態8として、他の実施形態1乃至7のいずれかに係る光計測装置において、前記光照射部は、複数の波長に対応する複数の光源を有し、前記計算部は、前記光源毎に設けるようにしてもよい。   As another embodiment 8, in the optical measurement device according to any one of the other embodiments 1 to 7, the light irradiation unit has a plurality of light sources corresponding to a plurality of wavelengths, and the calculation unit includes the light source. It may be provided every time.

他の実施形態9として、他の実施形態1乃至8のいずれかに係る光計測装置において、前記光照射部は、前記異常な光吸収係数を示す部位の吸収波長帯である第1の波長成分と、前記異常な光吸収係数を示す部位の吸収波長帯を除く第二の波長成分を含む光を照射し、前記計算部は、前記第1の波長成分に起因する検出光の強度と前記第2の波長成分に起因する検出光の強度とを比較して、前記異常な光吸収係数を示す部位の位置を計算するようにしてもよい。   As a ninth embodiment, in the optical measurement device according to any one of the first to eighth embodiments, the light irradiation unit includes a first wavelength component that is an absorption wavelength band of a portion exhibiting the abnormal light absorption coefficient. And, irradiating light including a second wavelength component excluding the absorption wavelength band of the portion showing the abnormal light absorption coefficient, the calculation unit, the intensity of the detection light caused by the first wavelength component and the second The position of the part exhibiting the abnormal light absorption coefficient may be calculated by comparing the intensity of the detection light caused by the two wavelength components.

他の実施形態10として、他の実施形態1乃至9のいずれかに係る光計測装置において、前記計算部は、当該光計測装置が設けられる超音波プローブを用いて取得された超音波画像と、前記複数の光検出部が検出する光強度の変化とに基づいて、前記接近度を少なくとも計算するようにしてもよい。   As another embodiment 10, in the optical measurement device according to any one of the other embodiments 1 to 9, the calculation unit includes an ultrasonic image acquired using an ultrasonic probe provided with the optical measurement device; At least the proximity may be calculated based on a change in light intensity detected by the plurality of light detection units.

他の実施形態11として、他の実施形態1乃至10のいずれかに係る光計測装置において、前記光照射部は、当該光計測装置が設けられる超音波プローブの前記超音波送受信面の周囲において前記超音波送受信面の長手方向の中心軸上に配列され、前記複数の光検出部は、前記超音波送受信面の周囲において前記超音波送受信面の長手方向の中心軸を対称軸として異なる位置に配置されているようにしてもよい。   As another embodiment 11, in the optical measurement device according to any one of the other embodiments 1 to 10, the light irradiation unit includes the light irradiation unit around the ultrasonic transmission / reception surface of an ultrasonic probe provided with the light measurement device. The plurality of photodetectors are arranged on the central axis in the longitudinal direction of the ultrasonic transmitting and receiving surface, and are arranged at different positions around the ultrasonic transmitting and receiving surface with the central axis in the longitudinal direction of the ultrasonic transmitting and receiving surface as the symmetry axis. May be performed.

他の実施形態12として、超音波プローブと共に用いられる光計測装置であって、被検体内に少なくとも一つの位置から光を照射する光照射部と、前記超音波プローブの超音波送受信面の中心軸を対称軸として、前記超音波送受信面を挟んだ両側に少なくとも配置され、前記被検体内で反射された光の強度を検出する複数の光検出部と、前記被検体内において異常な光吸収係数を示す部位への接近情報を音響信号で出力する出力部と、を具備する光計測装置であってもよい。   Another embodiment 12 is an optical measurement device used together with an ultrasonic probe, wherein the light irradiator irradiates light from at least one position into a subject, and a central axis of an ultrasonic transmitting / receiving surface of the ultrasonic probe. A plurality of light detection units disposed at least on both sides of the ultrasonic transmission / reception surface with the symmetric axis as the symmetry axis and detecting the intensity of light reflected within the subject, and an abnormal light absorption coefficient within the subject And an output unit that outputs, as an acoustic signal, information on the approach to the part indicating the above.

他の実施形態13として、他の実施形態13に係る超音波診断装置において、前記音響信号は周波数の高低で出力するようにしてもよい。   As a thirteenth embodiment, in the ultrasonic diagnostic apparatus according to the thirteenth embodiment, the acoustic signal may be output at a high or low frequency.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are provided by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These new embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and equivalents thereof.

1…超音波診断装置、11…装置本体、12…超音波プローブ、13…入力装置、14…モニター、21…超音波送信ユニット、22…超音波受信ユニット、23…Bモード処理ユニット、24…ドプラ処理ユニット、25…RAWデータメモリ、26…ボリュームデータ生成ユニット、28…画像処理ユニット、30…表示処理ユニット、31…制御プロセッサ(CPU)、32…記憶ユニット、33…インターフェースユニット、40…光プローブ、42…光計測処理ユニット、44…支援情報生成ユニット、400…光照射部、401…光検出部、420…光源420、422…光信号制御部、424…光解析部、426…演算回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ultrasonic diagnostic apparatus, 11 ... Device main body, 12 ... Ultrasonic probe, 13 ... Input device, 14 ... Monitor, 21 ... Ultrasonic transmission unit, 22 ... Ultrasonic receiving unit, 23 ... B-mode processing unit, 24 ... Doppler processing unit, 25 RAW data memory, 26 volume data generation unit, 28 image processing unit, 30 display processing unit, 31 control processor (CPU), 32 storage unit, 33 interface unit, 40 light Probe, 42: Optical measurement processing unit, 44: Support information generation unit, 400: Light irradiation unit, 401: Light detection unit, 420: Light source 420, 422: Optical signal control unit, 424: Optical analysis unit, 426: Operation circuit

Claims (24)

超音波プローブと共に用いられる光計測装置であって、
被検体内に少なくとも一つの位置から光を照射する光照射部と、
それぞれが前記超音波プローブの超音波送受信面を挟んで配置される複数の対の光検出部であって、前記各対の対称軸が前記超音波送受信面内に位置し且つ前記各対の対称軸が前記超音波送受信面を規定する長辺に対して平行な直線と一致し、前記被検体内で反射された光の強度を検出する複数の対の光検出部と、
前記被検体内において異常な光吸収係数を示す部位への接近度に基づく支援情報を出力する出力部と、
を具備し、
前記複数の対の光検出部は、前記光照射部を中心とする異なる半径を有する同心円周上に配列される、光計測装置。
An optical measurement device used with an ultrasonic probe,
A light irradiation unit that irradiates light from at least one position in the subject,
A plurality of pairs of photodetectors each disposed with an ultrasonic transmission / reception surface of the ultrasonic probe interposed therebetween, wherein a symmetry axis of each pair is located in the ultrasonic transmission / reception surface and a symmetry of each pair is provided. axis coincides with the line parallel to the long side defining said ultrasonic wave transmission and reception surface, and a light detecting portion of the plurality of pairs for detecting the intensity of said reflected in the object light,
An output unit that outputs support information based on the degree of approach to a part showing an abnormal light absorption coefficient in the subject,
Equipped with,
The optical measurement device , wherein the plurality of pairs of light detection units are arranged on concentric circles having different radii around the light irradiation unit .
前記複数の対の光検出部は、前記超音波送受信面における二つの短辺の延長線に挟まれている領域に配列される、請求項記載の光計測装置。 The light detecting portion of the plurality of pairs, the are arranged in a region sandwiched extension of the two short sides of the ultrasonic transmitting and receiving surface, the optical measuring device according to claim 1. 超音波プローブと共に用いられる光計測装置であって、
被検体内に少なくとも一つの位置から光を照射する光照射部と、
それぞれが前記超音波プローブの超音波送受信面を挟んで配置される複数の対の光検出部であって、前記各対の対称軸が前記超音波送受信面内に位置し且つ前記各対の対称軸が前記超音波送受信面を規定する長辺に対して平行な直線と一致し、前記被検体内で反射された光の強度を検出する複数の対の光検出部と、
前記被検体内において異常な光吸収係数を示す部位への接近度に基づく支援情報を出力する出力部と、
を具備し、
前記複数の対の光検出部は、前記超音波送受信面における二つの短辺の延長線に挟まれている領域に配列される、光計測装置。
An optical measurement device used with an ultrasonic probe,
A light irradiation unit that irradiates light from at least one position in the subject,
A plurality of pairs of photodetectors each disposed with an ultrasonic transmission / reception surface of the ultrasonic probe interposed therebetween, wherein a symmetric axis of each pair is located in the ultrasonic transmission / reception surface and a symmetry of each pair is provided. axis coincides with the line parallel to the long side defining said ultrasonic wave transmission and reception surface, and a light detecting portion of the plurality of pairs for detecting the intensity of said reflected in the object light,
An output unit that outputs support information based on the degree of approach to a part showing an abnormal light absorption coefficient in the subject,
Equipped with,
The optical measurement device , wherein the plurality of pairs of light detection units are arranged in a region between two extended lines of the short side on the ultrasonic transmission / reception surface .
前記各光検出部において検出された光の強度に基づいて、前記被検体内において異常な光吸収係数を示す部位の位置と前記光照射部の位置を基準とする所定位置との接近度を少なくとも計算する計算部をさらに具備する請求項1乃至3のうちいずれか一項記載の光計測装置。 Based on the intensity of light detected in each of the light detection units, at least the proximity between a position of a part showing an abnormal light absorption coefficient in the subject and a predetermined position based on the position of the light irradiation unit is determined. The optical measurement device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a calculation unit that performs calculation. 前記複数の光検出部は、前記直線を対称軸として少なくとも二対設けられている請求項1乃至4のうちいずれか一項記載の光計測装置。 It said plurality of optical detecting unit, before Kijika line at least two pairs provided in which the optical measuring device as claimed in any one of claims 1 to 4 as a symmetrical axis. 前記光照射部は二箇所以上の位置から光を照射する少なくとも一対の光照射部であって、前記光照射部の各対は前記超音波プローブの超音波送受信面を挟んで配置され、前記各対の対称軸が前記超音波送受信面内に位置し且つ前記各対の対称軸が前記超音波送受信面を規定する辺の一つと並ぶように配置される請求項1乃至のうちいずれか一項記載の光計測装置。 The light irradiating unit is at least a pair of light irradiating units that irradiate light from two or more positions, and each pair of the light irradiating units is disposed with an ultrasonic transmitting and receiving surface of the ultrasonic probe interposed therebetween, and any one of claims 1 to 5 axis of symmetry of pairs the axis of symmetry of the position to and each pair ultrasonic transmitting and receiving plane are arranged side by side with one of the sides defining the ultrasonic transmitting and receiving flush The optical measurement device according to the item. 前記光照射部は少なくとも二種類の周波数を含む光を照射する請求項1乃至のうちいずれか一項記載の光計測装置。 Optical measuring device as claimed in any one of claims 1 to 6 wherein the light irradiation unit irradiates light including at least two kinds of frequencies. 前記支援情報は、音響信号を含む請求項1乃至のうちいずれか一項記載の光計測装置。 The support information, the optical measuring device as claimed in any one of claims 1 to 7 including an acoustic signal. 前記支援情報は、接近度を視覚的に示す情報を含む請求項1乃至のうちいずれか一項記載の光計測装置。 The support information, the optical measuring device as claimed in any one of claims 1 to 8 includes information indicating the closeness visually. 前記光照射部は、複数の波長に対応する複数の光源を有する請求項1乃至のうちいずれか一項記載の光計測装置。 The light irradiation unit is an optical measuring device as claimed in any one of claims 1 to 9 having a plurality of light sources corresponding to a plurality of wavelengths. 前記各光検出部において検出された光の強度に基づいて、前記被検体内において異常な光吸収係数を示す部位の位置と前記光照射部の位置を基準とする所定位置との接近度を少なくとも計算する計算部をさらに具備し、
前記光照射部は、前記異常な光吸収係数を示す部位の吸収波長帯である第1の波長成分と、前記異常な光吸収係数を示す部位の吸収波長帯を除く第2の波長成分を含む光を照射し、
前記計算部は、前記第1の波長成分に起因する検出光の強度と前記第2の波長成分に起因する検出光の強度とを比較して、前記接近度を少なくとも計算する請求項1乃至10のうちいずれか一項記載の光計測装置。
Based on the intensity of light detected in each of the light detection units, at least the proximity between a position of a part showing an abnormal light absorption coefficient in the subject and a predetermined position based on the position of the light irradiation unit is determined. Further comprising a calculation unit for calculating,
The light irradiation unit includes a first wavelength component that is an absorption wavelength band of a portion exhibiting the abnormal light absorption coefficient, and a second wavelength component excluding an absorption wavelength band of the portion exhibiting the abnormal light absorption coefficient. Irradiate light,
The calculator compares a strength of the detected light due to the intensity and the second wavelength component of the detection light caused by the first wavelength component according to claim 1 to 10 at least calculate the proximity The optical measurement device according to claim 1.
前記複数の対の光検出部は、前記超音波送受信面における二つの長辺の延長線に挟まれている領域の外側に配列される、請求項1乃至請求項11のうちいずれか一項記載の光計測装置。 12. The plurality of pairs of photodetectors are arranged outside a region between two extended sides of the ultrasonic transmitting and receiving surface, which are interposed between the two extended lines. 13. Optical measuring device. 超音波プローブと、
被検体内に少なくとも一つの位置から光を照射する光照射部と、
それぞれが前記超音波プローブの超音波送受信面を挟んで配置される複数の対の光検出部であって、前記各対の対称軸が前記超音波送受信面内に位置し且つ前記各対の対称軸が前記超音波送受信面を規定する長辺に対して平行な直線と一致し、前記被検体内で反射された光の強度を検出する複数の対の光検出部と、
前記被検体内において異常な光吸収係数を示す部位への接近度に基づく支援情報を出力する出力部と、
を具備し、
前記複数の対の光検出部は、前記光照射部を中心とする異なる半径を有する同心円周上に配列される、超音波診断装置。
An ultrasonic probe,
A light irradiation unit that irradiates light from at least one position in the subject,
A plurality of pairs of photodetectors each disposed with an ultrasonic transmission / reception surface of the ultrasonic probe interposed therebetween, wherein a symmetric axis of each pair is located in the ultrasonic transmission / reception surface and a symmetry of each pair is provided. axis coincides with the line parallel to the long side defining said ultrasonic wave transmission and reception surface, and a light detecting portion of the plurality of pairs for detecting the intensity of said reflected in the object light,
An output unit that outputs support information based on the degree of approach to a part showing an abnormal light absorption coefficient in the subject,
Equipped with,
The ultrasonic diagnostic apparatus , wherein the plurality of pairs of light detection units are arranged on concentric circles having different radii around the light irradiation unit .
前記複数の対の光検出部は、前記超音波送受信面における二つの短辺の延長線に挟まれている領域に配列される、請求項13記載の超音波診断装置。 14. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 13 , wherein the plurality of pairs of photodetectors are arranged in a region between two extended short lines on the ultrasonic transmitting and receiving surface. 超音波プローブと、
被検体内に少なくとも一つの位置から光を照射する光照射部と、
それぞれが前記超音波プローブの超音波送受信面を挟んで配置される複数の対の光検出部であって、前記各対の対称軸が前記超音波送受信面内に位置し且つ前記各対の対称軸が前記超音波送受信面を規定する長辺に対して平行な直線と一致し、前記被検体内で反射された光の強度を検出する複数の対の光検出部と、
前記被検体内において異常な光吸収係数を示す部位への接近度に基づく支援情報を出力する出力部と、
を具備し、
前記複数の対の光検出部は、前記超音波送受信面における二つの短辺の延長線に挟まれている領域に配列される、超音波診断装置。
An ultrasonic probe,
A light irradiation unit that irradiates light from at least one position in the subject,
A plurality of pairs of photodetectors each disposed with an ultrasonic transmission / reception surface of the ultrasonic probe interposed therebetween, wherein a symmetric axis of each pair is located in the ultrasonic transmission / reception surface and a symmetry of each pair is provided. axis coincides with the line parallel to the long side defining said ultrasonic wave transmission and reception surface, and a light detecting portion of the plurality of pairs for detecting the intensity of said reflected in the object light,
An output unit that outputs support information based on the degree of approach to a part showing an abnormal light absorption coefficient in the subject,
Equipped with,
An ultrasonic diagnostic apparatus , wherein the plurality of pairs of light detection units are arranged in a region between two extended short lines on the ultrasonic transmission / reception surface .
前記各光検出部において検出された光の強度に基づいて、前記被検体内において異常な光吸収係数を示す部位の位置と前記光照射部の位置を基準とする所定位置との接近度を少なくとも計算する計算部をさらに具備する請求項13乃至15のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。 Based on the intensity of light detected in each of the light detection units, at least the proximity between a position of a part showing an abnormal light absorption coefficient in the subject and a predetermined position based on the position of the light irradiation unit is determined. The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 13 to 15, further comprising a calculating unit for calculating. 前記複数の光検出部は、前記直線を対称軸として少なくとも二対設けられている請求項13乃至16のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。 It said plurality of optical detecting unit, prior ultrasonic diagnostic apparatus as claimed in any one of at least two pairs provided by which claims 13 to 16 Kijika line as a symmetrical axis. 前記光照射部は二箇所以上の位置から光を照射する少なくとも一対の光照射部であって、前記光照射部の各対は前記超音波プローブの超音波送受信面を挟んで配置され、前記各対の対称軸が前記超音波送受信面内に位置し且つ前記各対の対称軸が前記超音波送受信面を規定する辺の一つと並ぶように配置される請求項13乃至17のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。 The light irradiating unit is at least a pair of light irradiating units that irradiate light from two or more positions, and each pair of the light irradiating units is disposed with an ultrasonic transmitting and receiving surface of the ultrasonic probe interposed therebetween, and any one of claims 13 to 17 axis of symmetry of pairs the axis of symmetry of the position to and each pair ultrasonic transmitting and receiving plane are arranged side by side with one of the sides defining the ultrasonic transmitting and receiving flush An ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of the preceding claims. 前記光照射部は少なくとも二種類の周波数を含む光を照射する請求項13乃至18のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 13 to 18 , wherein the light irradiator irradiates light including at least two types of frequencies. 前記支援情報は、音響信号を含む請求項13乃至19のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。 The support information, the ultrasonic diagnostic apparatus as claimed in any one of claims 13 to 19 including an acoustic signal. 前記支援情報は、接近度を視覚的に示す情報を含む請求項13乃至20のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。 The support information, the ultrasonic diagnostic apparatus as claimed in any one of claims 13 to 20 including the information indicating the closeness visually. 前記光照射部は、複数の波長に対応する複数の光源を有する請求項13乃至21のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。 22. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 13, wherein the light irradiation unit has a plurality of light sources corresponding to a plurality of wavelengths. 前記各光検出部において検出された光の強度に基づいて、前記被検体内において異常な光吸収係数を示す部位の位置と前記光照射部の位置を基準とする所定位置との接近度を少なくとも計算する計算部をさらに具備し、
前記光照射部は、前記異常な光吸収係数を示す部位の吸収波長帯である第1の波長成分と、前記異常な光吸収係数を示す部位の吸収波長帯を除く第2の波長成分を含む光を照射し、
前記計算部は、前記第1の波長成分に起因する検出光の強度と前記第2の波長成分に起因する検出光の強度とを比較して、前記接近度を少なくとも計算する請求項13乃至22のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
Based on the intensity of light detected in each of the light detection units, at least the proximity between a position of a part showing an abnormal light absorption coefficient in the subject and a predetermined position based on the position of the light irradiation unit is determined. Further comprising a calculation unit for calculating,
The light irradiating unit includes a first wavelength component that is an absorption wavelength band of a portion exhibiting the abnormal light absorption coefficient, and a second wavelength component excluding an absorption wavelength band of the portion exhibiting the abnormal light absorption coefficient. Irradiate light,
The calculator compares a strength of the detected light due to the intensity and the second wavelength component of the detection light caused by the first wavelength component according to claim 13 to 22, at least calculate the proximity The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1.
前記複数の対の光検出部は、前記超音波送受信面における二つの長辺の延長線に挟まれている領域の外側に配列される、請求項13乃至請求項23のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。 Light detecting portion of the plurality of pairs, wherein is arranged outside the region sandwiched extension of the two long sides of the ultrasonic wave transmission and reception surface, any one of claims 13 to claim 23 Ultrasonic diagnostic equipment.
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