CN104105448B

CN104105448B - 超音波诊断装置

Info

Publication number: CN104105448B
Application number: CN201380009017.7A
Authority: CN
Inventors: 小作秀树; 四方浩之; 尾名康裕; 芝本弘一; 都筑健太郎; 久保田隆司
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2012-10-26
Filing date: 2013-10-24
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2033-10-24
Also published as: JP6309240B2; US20140316272A1; WO2014065386A1; JP2014100557A; CN104105448A

Abstract

提供一种超音波诊断装置，可以不损超音波图像的视觉识别性地进行可靠的穿刺针的刺入。实施方式的超音波诊断装置具备图像处理部和显示控制部。图像处理部根据由超音波探头接收到的回波信号，生成超音波图像。显示控制部使表示由用于向穿刺对象部位诱导穿刺针的引导机构所规定的穿刺针的朝向的容许变更范围的标记和超音波图像一起在显示单元显示。

Description

超音波诊断装置

技术领域

本发明的实施方式涉及超音波诊断装置。

背景技术

超音波诊断装置从在超音波探头中内置的压电振子向被检体内照射超音波脉冲。然后，超音波诊断装置通过压电振子接收在被检体内产生的反射波而进行各种处理。其结果，可以获得被检体内的断层图像、血流信息等活体信息。

采用了该超音波诊断装置的治疗法之一称为超音波穿刺术。在超音波穿刺术中，参照针对被检体的治疗对象部位的超音波诊断图像，由操作员对被检体刺入注射针等穿刺针，进行药物的投入、内容物的吸入、排出等。

有时在上述的超音波穿刺术中使用的超音波诊断装置的超音波探头部分中设置有用于向穿刺对象部位诱导穿刺针的引导机构。操作员可以通过引导机构稳定地向穿刺对象部位刺入穿刺针。另外，引导机构有各种各样的种类，在一个例子中被直接设置于超音波探头。另外，其他例子中的引导机构隔着附件被间接地设置。

另外，作为向被检体刺入穿刺针时的操作员的指标，以往，在超音波图像上重叠显示与引导机构的种类相应地表示刺入方向的直线路径(刺入路径)。

但是，在操作员一边看着活体组织的变位一边进行穿刺针的刺入时，如果在超音波图像上重叠显示刺入路径，则有活体组织的视觉识别性降低的危险。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3472603号公报

发明内容

本发明要解决的问题是提供可以在穿刺针的刺入中防止损害超音波图像的视觉识别性的超音波诊断装置。

为了解决上述问题，实施方式的超音波诊断装置具备图像处理部和显示控制部。图像处理部根据由超音波探头接收到的回波信号，生成超音波图像。显示控制部使表示由用于向穿刺对象部位诱导穿刺针的引导机构所规定的穿刺针的朝向的容许变更范围的标记与超音波图像一起在显示单元显示。

附图说明

图1是实施例1中的超音波穿刺术式的模型图。

图2是实施例1中的系统图。

图3是实施例1中的超音波探头侧面图。

图4是实施例1中的超音波图像及引导机构标志的显示图。

图5是实施例1中的流程图。

图6是实施例1中的穿刺针的刺入界限角度的概略图1。

图7是实施例1中的超音波图像及穿刺针刺入范围的显示图。

图8是实施例1中的穿刺针的刺入界限角度的概略图2。

图9是实施例2中的超音波探头平面图。

图10A是实施例2中的超音波探头侧面图。

图10B是实施例2中的超音波探头侧面图。

图11A是实施例2中的超音波图像及引导机构标志的概略图。

图11B是实施例2中的超音波图像及引导机构标志的概略图。

(符号的说明)

1：超音波探头；2：收发部；3：B模式处理部；4：图像处理部；5：引导机构数据库；6：引导机构标志设定部；7：显示部；8：操作部；9：系统控制部；10：超音波收发部；11：引导机构；13：发送部；14：接收部；18：引导机构标志；19：超音波图像；20：被检接触面；21：穿刺对象部位；22：穿刺针；23：穿刺针刺入范围；31：壁部

具体实施方式

以下，参照附图说明实施方式。

(实施例1)

图1是超音波穿刺术式的模型图。如图1所示，操作员将超音波探头1抵接被检接触面20。另外，操作员对穿刺对象部位21，沿引导机构11的壁部31刺入穿刺针22。另外，在图1中，引导机构11的形状为沟状，但是引导机构11不限于此。例如其形状也可以为孔状。

另外，本实施例中的超音波探头1作为一个例子，记载了能够在采用了腹腔镜的手术中插入体腔内而进行超音波诊断的体腔内探头。但是，本实施例并不限于体腔内探头，也可以适用于其他探头。

另外，在采用了腹腔镜的手术中，有时进行射频消融术(radiofrequencyablation：RFA)等穿刺术。在手术中，操作员向腹腔内插入体腔内探头(超音波探头1)，而且从其他位置插入内视镜。而且，操作员在由直接或间接地设置在体腔内探头的穿刺针的引导机构11引导了穿刺针的状态下向肿瘤等穿刺对象部位21刺入穿刺针22。

此时，操作员一边通过内视镜参照插入到腹腔的体腔内探头的像，一边进行刺入。与由操作员将穿刺针引导到处于被检体的体外的引导机构而刺入的情况不同，操作员通过参照由内视镜得到的像来视觉识别穿刺针22。因此，在该情况下，穿刺针22的视觉识别性容易降低。与操作员直接观察穿刺针22的情况相比，经由内视镜等的像参照穿刺针22的情况难以掌握例如穿刺针22的刺入方向等。关于这方面，如本实施例所示，如果可以将穿刺针22的引导范围与超音波图像一起表示，则在采用了腹腔镜的手术中可以容易地掌握穿刺针的目的地。

另外，在RFA中，操作员一边观察超音波图像，一边将穿刺针穿刺到体腔内的对象部位(肿瘤的中心等)。而且，使穿刺针流过电流而在穿刺针的周围发生热，烧灼使肿瘤坏死。

图2是实施例1中的超音波诊断装置的方框图。本超音波诊断装置具备超音波探头1、收发部2、B模式处理部3、图像处理部4、引导机构数据库5、引导机构标志设定部6、显示部7、操作部8和系统控制部9。

超音波探头1具有用于诱导穿刺针的引导机构11。另外，超音波探头1也可以构成为能够安装设有引导机构11的未图示的附件。

超音波探头1具有大量排列的振子、匹配层、背衬材料。振子根据来自收发部2的信号(驱动脉冲)，发生超音波。而且，振子将来自被检体的反射波变换为电信号(回波信号)。匹配层在振子和被检体之间匹配音响阻抗。背衬材料吸收向与超音波的照射方向的相反侧(后方)放射的超音波，抑制各振子的多余的振动。

收发部2具有发送部13和接收部14。

发送部13按照来自系统控制部9的指示，反复发生用于形成发送超音波的速率脉冲。发送部13向各速率脉冲提供决定超音波束的指向性所需的迟延时间，生成驱动脉冲。发送部13向各振子施加驱动脉冲。

接收部14放大来自各振子的回波信号。另外，接收部14将放大了的来自各振子的回波信号叠加，作成超音波回波信号。

B模式处理部3通过对从接收部14接收到的超音波回波信号实施包络线检波处理，生成与超音波回波的振幅强度对应的B模式信号。

图像处理部4具有图像生成部、测量处理部、数据保管部。

图像生成部采用与B模式信号的规定截面相关的二维分布，生成基于B模式的二维超音波图像。此外，图像生成部采用与规定区域相关的三维分布，生成虚拟三维超音波图像。另外，图像生成部采用体数据，设定与期望的基准截面对应的MPR(MultiPlanarReconstruction，多平面重建)位置，生成与该MPR位置对应的MPR图像。

测量处理部采用所生成的图像、体数据，测量内脏器官的内径、容积等。另外，测量处理部根据测量结果，生成内脏器官的内径、容积等的图像附带信息。

数据保管部保管由图像生成部所生成的图像及由测量处理部所生成的图像附带信息。

图像处理部4按照来自系统控制部9的指示，向显示部7发送图像或者图像附带信息。

显示部7通过例如未图示的显示控制部进行显示，显示从图像处理部4送来的图像、图像附带信息。另外，被显示控制部控制，显示部7显示操作员的操作所需的规定的操作画面。

操作部8具有用于进行来自操作员的各种指示的操作单元(鼠标、轨迹球、键盘等)。操作部8经由系统控制部9，向收发部2及图像处理部4发送指示。

在本实施例中，超音波探头1及未图示附件具有用于确定各个种类的ID。

引导机构数据库5预先存储对该ID唯一确定的引导机构11的形状信息及位置信息。另外，形状信息是表示引导机构的形状的信息。位置信息可以设为例如如图3所示的表示超音波探头1中的引导机构11的位置的坐标信息。另外，采用在超音波探头1安装设置有引导机构11的附件的结构时，可以将位置信息作为表示附件中的引导机构11的位置的坐标信息而构成。引导机构数据库5相当于“存储部”的一个例子。

参照图3，说明坐标信息的一个例子。图3是超音波探头1的侧面图。如图3所示，在超音波探头1设置有具备规定的长度L1的超音波收发部10。超音波收发部10是由超音波探头1收发超音波时的、超音波探头1中的与被检接触面20相向的部分。在图3的例子中，x轴与超音波收发部10的长度方向对应。此外，y轴与相对于被检接触面20的垂直方向对应。另外，在图3中，原点O与超音波收发部10的长度方向的端部对应。另外，设为在由超音波探头1收发超音波时，x轴与被检接触面20相接或处于沿着被检接触面20的位置。另外，在图3中，将x轴和引导机构11的下端的距离设为h。“下端”是由超音波探头1收发超音波时的、引导机构11中的被检接触面20侧的端部。另外，将引导机构11的下端部中央的坐标设为x1。

另外，这样的坐标的设定只是一个例子，只要可以准确表示引导机构11的位置，也可以采用任何设定。

引导机构标志设定部6从引导机构数据库5读出引导机构11的形状信息及位置信息。引导机构标志设定部6根据该形状信息，作成模仿引导机构11的形状的引导机构标志18。引导机构标志设定部6向显示部7发送所作成的引导机构标志18的数据及该位置信息。另外，本实施例不限于上述结构。例如，如果形状信息是模仿引导机构11的形状的引导机构标志18本身，则引导机构标志设定部6不作成引导机构标志18。

另外，引导机构标志设定部6相当于“显示控制部”的一个例子。引导机构标志设定部6相当于“标记输出部”、“选择部”或“标记作成部”的一个例子。在引导机构数据库5中存储的信息相当于“引导机构信息”的一个例子。引导机构标志设定部6和显示部7的组合相当于“标记输出部”的一个例子。

显示部7根据该位置信息，显示引导机构标志18和超音波图像19。显示部也可以构成为由例如未图示的显示控制部控制而进行显示。引导机构标志18的显示位置例如图4所示，通过反映图3中设定的坐标而确定。

图4示出了由显示部7显示的、表示引导机构标志18和超音波图像19的配置的画面。该画面也可以构成为由未图示的显示控制部显示。图3中的原点O和图4中的原点O对应。图4所示的超音波诊断的范围L2与将图3中的超音波收发部10的长度方向的长度L1扩大或者缩小到L2/L1倍的范围对应。图4中的超音波图像19上部的边界线(X轴)和引导机构标志18的下端部的距离设为H。H与将图3中的h扩大或者缩小到L2/L1倍所得到的距离对应。此外，引导机构标志18的下端部中央的X坐标设为X1。“下端”是由超音波探头1收发超音波时的、引导机构11中的被检接触面20侧的端部。X1是将x1扩大或者缩小到L2/L1倍后的坐标。另外，这样的坐标的设定只是一个例子，只要可以准确反映实际的引导机构11的位置，则也可以采用任何设定。

图5表示本实施例中的流程。

在S1中，引导机构标志设定部6读取要使用的超音波探头1或者附件的ID。读取ID的定时是超音波探头1或者附件安装时或者操作员的任意定时。在操作员的任意定时读取ID的情况下，操作员经由操作部8，进行由引导机构标志设定部6读取超音波探头1或者附件的ID的指示操作。

在S2中，引导机构标志设定部6从引导机构数据库5读出与自身读取的ID对应的形状信息及位置信息。

在S3中，引导机构标志设定部6根据从引导机构数据库5读出的形状信息，作成引导机构标志18。

在S4中，操作员开始超音波诊断。

在S5中，操作员选择是否向显示部7输出引导机构标志18。

在操作员选择为向显示部7输出引导机构标志18时，引导机构标志设定部6向显示部7发送引导机构标志18及该位置信息。显示部7将从引导机构标志设定部6送来的引导机构标志18显示在根据该位置信息设定的显示位置(S6)。

另一方面，在操作员选择为不向显示部7输出引导机构标志18时，引导机构标志设定部6不向显示部7发送引导机构标志18的数据及该位置信息。因此，显示部7仅仅显示超音波图像19(S7)。

在S8中，结束超音波诊断。

另外，操作员在S4～S8间的任意定时进行穿刺针22的刺入。

操作员进行穿刺针22的刺入时，沿引导机构11的壁部31刺入穿刺针22。因此，操作员对壁部31相对于被检接触面20的倾斜度的掌握极大影响着刺入角度、刺入位置的精度。在这方面，本实施例使显示部7显示模仿了引导机构11的形状的引导机构标志18。其结果，操作员可以容易地识别壁部31的倾斜度。

根据以上的结果，操作员可以不损害超音波图像19的视觉识别性地识别刺入穿刺针22的方向。因此，可以进行顺利的超音波穿刺术。

另外，也可以构成为根据操作员的任意操作来切换引导机构标志18的显示/非显示。

作为本实施例的变形例之一，未图示的显示控制部除了引导机构标志18的显示以外，还可以在超音波图像19上显示基于引导机构标志18的形状的刺入角度的界限。

图6是操作员沿引导机构11的壁部31且与壁部31平行地刺入穿刺针22时的超音波探头1的侧面图。关于图6的坐标，与图3同样地，原点O与超音波收发部10的端部对应。另外，x轴与超音波收发部10的长度方向对应。另外，y轴与相对于被检接触面20的垂直方向对应。此外以下，说明x轴处于沿被检接触面20的位置的情况。另外，将超音波收发部10的长度方向的长度设为L1，将x轴和引导机构11的下端的距离设为h。在图6中，假定了设置有一种引导机构11的情况，将引导机构11的下端部中央的坐标设为x1。

这里，引导机构11的壁部31相对于穿过x1而与y轴平行的直线，在图右方向倾斜θ1，在图左方向倾斜θ2。从而，操作员沿壁部31且与壁部31平行刺入穿刺针22时，如图6，相对于穿过x1与y轴平行的直线，穿刺针22成为在图右方向倾斜θ1，在图左方向倾斜θ2。

与图4同样地，图7是由显示部7显示的、表示引导机构标志18和超音波图像19的配置的画面的一个例子。该画面也可以构成为由未图示的显示控制部显示。图7中的原点O与图6中的原点O对应。超音波诊断的范围L2与将图6中的超音波收发部10的长度方向的长度L1以某倍率(L2/L1倍)扩大或者缩小后的范围对应。将图6中的超音波图像19的上部边界(X轴)和引导机构标志18的下端部的距离设为H。H与将图6中的h扩大或者缩小到L2/L1倍所得到的距离对应。将引导机构标志18的下端部中央的X坐标设为X1。X1是将x1扩大或者缩小到L2/L1倍后的坐标。另外，这样的坐标的设定只是一个例子，只要可以准确反映实际的引导机构11的位置，则可以采用任何设定。显示控制部相当于“区域提示部”或“边界线作成部”的一个例子。

另一方面，图7中的超音波图像19与图4中的超音波图像19不同，具有2条虚线a。该2条虚线a相对于穿过X1而与Y轴平行的直线倾斜θ1及θ2，这些与图6中的穿刺针22分别对应。由该2条虚线a、a夹持的范围是在超音波图像19中可呈现表示穿刺针22的像的范围。以下，将该范围记载为穿刺针刺入范围23。穿刺针刺入范围23相当于“区域”的一个例子。

例如，通过显示控制部，进行在超音波图像上通过这样的2条虚线a、a表示穿刺针刺入范围23的控制。其结果，不会损害超音波图像19中的穿刺对象部位21的视觉识别性地看一眼就能够判断穿刺针22的像在超音波图像19中出现的范围。因此，通过本实施例，可以实现诊断的简化、诊断时间的缩短。

而且，与引导机构标志18同样地，可以设为操作员任意切换穿刺针刺入范围23的显示和非显示的结构。另外，可以设为在超音波图像19中改变穿刺针刺入范围23以外的部分的颜色而进行显示的结构。通过这样的结构，可以不损害穿刺针刺入范围23的视觉识别性而强调穿刺针刺入范围23。

另外，在穿刺针22的宽度比引导机构11的下端部的宽度小的情况下，如图8所示，在与一方的壁部31的上端b和另一方的壁部31的下端c接触的状态下，穿刺针22的倾斜度成为最大(θ3)。在该情况下，穿刺针刺入范围23也可以是反映了θ3的范围。

在本实施例中，也可以在引导机构11的壁部31等设置检测穿刺针22的通过的部件。该部件例如是光传感器。在该情况下，光传感器检测穿刺针22通过引导机构11。检测的结果，自动地显示引导机构标志18及穿刺针刺入范围23。另外，只要是能够检测穿刺针22通过的部件即可，不限于光传感器。

(实施例2)

在实施例2中，如图9所示，说明在超音波探头1的不同侧面具有引导机构11的情况。另外，说明在一个侧面具有多个引导机构11的情况。如上所述，也有采用未图示的附件替代超音波探头1的情况。在该情况下，以下说明中的“超音波探头1”替换为附件。

图9是本实施例中的超音波探头1的平面图。将图9中的左侧的侧面设为A侧，右侧的侧面设为B侧。图9中的A侧及B侧是沿着超音波探头1的长度方向的侧面。另外，B侧是位于A侧的相反侧的侧面。

图10A是A侧的超音波探头1。图10B是B侧中的超音波探头1。另外，图10A和图10B的坐标对应。

在实施方式2中，也与图3同样地设定坐标。

原点O与超音波收发部10的端部对应。另外，x轴与超音波收发部10的长度方向对应。另外，y轴与相对于被检接触面20的垂直方向对应。这里，也设为x轴处于沿着被检接触面20的位置。另外，将超音波收发部10的长度方向的长度设为L1，将X轴和引导机构11的下端的距离设为h。“下端”是由超音波探头1收发超音波时的、引导机构11中的被检接触面20侧的端部。

将图10A中的引导机构11的下端部中央的坐标从图10A左侧按照顺序设为x2、x3。另外，将图10B中的引导机构11的下端部中央的坐标设为x4。

操作员经由操作部8及系统控制部9选择显示A侧的引导机构标志18和B侧的引导机构标志18的哪一个。例如，可以在操作部8设置开关等，也可以在显示部7显示的画面上显示选择项。也可以构成为选择项由未图示的显示控制部显示。

图11A及图11B是由显示部7显示的、表示超音波图像19和引导机构标志18的画面的一个例子。也可以构成为该画面由未图示的显示控制部显示。

操作员选择了显示A侧的引导机构标志18的情况下，在显示部7显示与图10A对应的图11A。图11A中的原点O与图10A中的原点O对应。超音波诊断的范围L2与将图10A中的超音波收发部10的长度方向的长度L1以某倍率(L2/L1倍)扩大或者缩小后的范围对应。将图11A中的超音波图像19的上部边界(X轴)和引导机构标志18的下端部的距离设为H。H与将图10A中的h扩大或者缩小到L2/L1倍所得到的距离对应。

将图11A中的引导机构标志18的下端部中央的X坐标从图11A左侧按照顺序设为X2、X3。X2及X3是将x2及x3分别扩大或者缩小到L2/L1倍后的坐标。

另一方面，在操作员选择了显示B侧的引导机构标志18的情况下，在显示部7显示与图10B对应的图11B。图11B中的原点O与图10B中的原点O一致。超音波诊断的范围L2是将图10B中的超音波收发部10的长度方向的长度L1以某倍率(L2/L1倍)扩大或者缩小后的范围。将图11B中的超音波图像19的上部边界(X轴)和引导机构标志18的下端部的距离设为H。H与将图10B中的h扩大或者缩小到L2/L1倍所得到的距离对应。

将图11B中的引导机构标志18的下端部中央的X坐标设为X4。X4是将x4分别扩大或者缩小到L2/L1倍后的坐标。

另外，也可以构成为不像上述那样针对每个侧面分开显示，而是同时显示A侧及B侧的引导机构标志18。在该情况下，也可以在A侧的引导机构标志18和B侧的引导机构标志18中改变颜色。

而且，在实施例2中，也与实施例1同样地构成为显示穿刺针刺入范围23。

根据以上的结果，操作员可以不会损害超音波图像19的视觉识别性地识别刺入穿刺针22的方向。其结果，可以进行顺利的超音波穿刺术。

另外，作为变形例，也可以构成为通过在超音波探头1设置陀螺仪传感器等来检测超音波探头1的倾斜度。例如，在图10中的A侧向上的情况下，在显示部7自动地显示A侧的引导机构标志18或者穿刺针刺入范围23。

另外，在操作员以使超音波探头1倾斜了的状态进行穿刺针22的刺入时，有时引导机构11的下端与被检接触面20接触的情况。在该情况下，图3中的h实质上成为0，与之伴随，图5中的H也成为0。另外，在本实施方式中，在显示与超音波收发部10的整体对应的超音波图像19的前提下进行了说明，但是，即使在显示与超音波收发部10的一部分对应的超音波图像19的情况下，也可以应用本实施方式。即，即使在这样的情况下，也可以与实际的引导机构11的位置对应地显示引导机构标志18。

以上，说明了本发明的几个实施方式，但是这些实施方式只是作为例子提示的，并不是意图限定发明的范围。这些新实施方式可以通过各种形态实施，在不脱离发明的要旨的范围，可以进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围、要旨中，也包含在权利要求书所记载的发明及其等同的范围中。

Claims

1.一种超音波诊断装置，具备：

超音波探头，收发超音波；

引导机构，直接或者间接地被设置于上述超音波探头，具有以在规定范围内容许向穿刺对象部位诱导穿刺针的角度的方式对穿刺针进行限制的壁部；

图像处理部，根据由上述超音波探头接收到的回波信号生成超音波图像；

显示部，显示上述超音波图像；以及

标记输出部，向显示于上述显示部的上述超音波图像的上部输出模仿了上述引导机构的形状的标记。

2.如权利要求1所述的超音波诊断装置，其特征在于，

上述标记输出部根据上述超音波探头和上述超音波图像的位置关系，确定与上述引导机构的位置对应的上述标记的输出位置，向所确定的输出位置输出上述标记。

3.如权利要求2所述的超音波诊断装置，其特征在于，具备：

存储部，存储包含上述引导机构的形状及位置的引导机构信息；

选择部，从上述存储部所存储的上述引导机构信息中选择与要使用的上述引导机构对应的上述引导机构信息；以及

标记作成部，根据上述选择部所选择的引导机构信息作成上述标记。

4.如权利要求1所述的超音波诊断装置，其特征在于，

上述图像处理部根据由上述引导机构的至少一大半被插入被检体内的状态的超音波探头接收到的回波信号生成超音波图像。