JP2003010186A

JP2003010186A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JP2003010186A
Application number: JP2002118082A
Authority: JP
Inventors: Ikuji Seo; 育弐瀬尾; Yasuo Miyajima; 泰夫宮島; Masaaki Ishiguro; 雅明石黒
Original assignee: Toshiba Corp; Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp; Toshiba Corp
Priority date: 2001-04-24
Filing date: 2002-04-19
Publication date: 2003-01-14
Anticipated expiration: 2022-04-19
Also published as: JP4095332B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、体内プローブを用いた超音波診断装
置のペネトレーション不足の問題を解決することを目的
としている。【解決手段】本発明の超音波診断装置は、体外プローブ
１１と、体内プローブ２２とを有する。プローブ１１を
介して被検体内部が第１超音波ビームにより走査され、
被検体内部の組織形態に関する第１の超音波画像データ
が取得される。プローブ２２を介して被検体内部が第２
超音波ビームにより走査され、被検体内部の組織形態に
関する第２の超音波画像データが取得される。ポジショ
ンデテクター２５により検出されたプローブ１１に対す
るプローブ２２の相対的な位置に基づいて、第２の超音
波画像データが第１の超音波画像データに合成される。
合成された超音波画像データが表示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、血管や胆管などの
体腔に挿入可能なプローブを装備した超音波診断装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、患者の血管および胆管等の体腔内
に直接、体内プローブを挿入し、病変や狭窄、管壁への
癌の浸潤度を診断し、術式計画や術後の治療効果判定を
行なったり、ＴＡＥ（経カテーテル動脈塞栓術）やＰＴ
ＣＡ（経皮的冠動脈拡張術）、ＰＴＣＲ（経皮的冠動脈
内血栓溶解術）等の治療が試みられている。このため、
術者はカテーテルや体内プローブの侵入位置を把握し、
先端部が診断部位あるいは治療部位に到達することを確
認する必要がある。

【０００３】そこで、従来は、Ｘ線透視装置を用いて体
内のカテーテルや体内プローブ侵入部位を撮影し、術者
はモニタに映し出されたＸ線画像を見ながら、カテーテ
ルや体内プローブの先端位置をモニタリングしていた。
しかし、Ｘ線透視によるモニタリングでは、患者はもち
ろんのこと、術者もＸ線被爆を受けることは避けがた
い。

【０００４】このため、Ｘ線透視装置に代わり、超音波
診断装置を用いてカテーテルや体内プローブの先端位置
を確認する方法が提案されている。超音波診断装置は体
外プローブを用いて体表から体内に向けて超音波ビーム
を放射し、音響インピーダンスの差のある部位で反射し
たエコー信号を受信し、これを再構成して画像化するも
のである。しかしながら、カテーテルや体内プローブの
表面は滑らかで、生体内では一般に屈曲している。この
ため、体表から入射した超音波ビームはカテーテルや体
内プローブの表面で正反射するために、体表プローブに
戻らないことが多く、位置を検出して画像化することは
非常に困難であった。そこで、カテーテルや体内プロー
ブの先端にトランスジューサを設置し、体外プローブか
ら送信された超音波ビームを受信することで位置情報を
得る方法が特開平４−１２９５４３号公報等で提案され
ている。

【０００５】一方、従来の超音波診断装置は、一般的に
１次元アレイ超音波トランスジューサから超音波ビーム
を送信することで１つの面内を走査し、断層画像を再構
成、表示するシステムとなっている。このため、近年、
超音波ビームの送受信部であるプローブを移動させなが
ら診断画像を収集し、３次元情報を得る試みが盛んに行
われており、超音波診断装置における３次元画像の表示
は新たな診断の可能性を期待されている。実際には、腹
部用のコンベックスプローブやリニアアレイプローブを
手動または機械的に移動させたり、電子セクタプローブ
を回転させる機構を持った経食道用マルチプレーンプロ
ーブを用いるなどして研究が進められている。しかし、
前記手法を用いて３次元情報を得ること自体に従来の断
層像走査に比べてかなりの時間を要するため、心臓など
の動きの早い対象の場合は動きの情報が捉えられないこ
と、動きが心臓ほど速くない腹部にしてもプローブの固
定が十分に一定でない場合は、画像が大きく歪むことに
なる。

【０００６】そこで２次元のフェイズドアレイ超音波ト
ランスデューサを有し、超音波ビームを立体的に走査で
きる機能を持つ超音波プローブを備え、３次元のボリュ
ーム像を当該フレームで走査し、表示できる３次元超音
波診断装置の開発が研究途上にある。

【０００７】従来、体内プローブを用いる血管内超音波
装置（ＩＶＵＳ）／体腔内超音波装置（ＩＤＵＳ）／超
音波内視鏡（ＥＵＳ）の画像は分解能を重視していた
が、ペネトレーション（視野深度）不足で、血管や体腔
の壁を十分に奥深くまで観察することはできなかった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、体内プロー
ブを用いた超音波診断装置のペネトレーション不足の問
題を解決することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の超音波診断装置
は、第１のプローブと、第２のプローブとを有する。第
１のプローブを介して被検体内部が第１超音波ビームに
より走査され、被検体内部の組織形態に関する第１の超
音波画像データが取得される。第２のプローブを介して
被検体内部が第２超音波ビームにより走査され、被検体
内部の組織形態に関する第２の超音波画像データが取得
される。位置検出ユニットにより検出された第２のプロ
ーブに対する第１のプローブの相対的な位置に基づい
て、第２の超音波画像データが第１の超音波画像データ
に合成される。合成された超音波画像データが表示され
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）体内プローブと
しては、ＩＶＵＳ（Intravascular Ultrasound）に用い
る血管用の超音波カテーテル、ＩＤＵＳ（Intraductal
Ultrasound）に用いる胆管、膵管等の体腔内管用の超音
波体内プローブ、経食道検査に用いる超音波内視鏡等が
ある。以下、血管用の超音波カテーテル及び体腔内管用
の超音波体内プローブを含めて体内プローブと呼ぶもの
とし、主に体内プローブを例として説明する。

【００１１】体内プローブは、高周波化して分解能を向
上させることと引き換えに、ペネトレーション（視野深
度）を犠牲にしている。従って、体内プローブの視野は
非常に狭い。体内プローブのペネトレーション不足は、
体表に配置した体外プローブを介して取得した体内の組
織形態情報により補われる。

【００１２】図１には、本発明の第１実施形態に係る体
内プローブ型超音波診断装置の構成を示している。本装
置は、体内プローブ型超音波診断装置の基本機能の部
分、つまり体内プローブの先端内部に配置した二次元イ
メージング用の微小トランスジューサ（マイクロトラン
スジューサ）２６を介してその周囲をラジアル（円形）
にスキャンして円形の組織形態画像（以下単にラジアル
画像という）を取得するためのラジアル２次元スキャニ
ング部分の他に、体内プローブの先端の位置を検出する
ためのナビゲーション部分（位置検出ユニット）と、体
外用リアルタイム３次元超音波映像化部分と、画像合成
部分とを特徴的に装備している。

【００１３】（ラジアル２次元スキャニング部分）体内
プローブ（第１の超音波プローブ）２２の先端付近、具
体的にはナビゲーション用のトランスデューサ２３から
所定距離だけ後方に、２次元イメージング用の微小なト
ランスジューサ２６が配置されている。ラジアル２次元
スキャニング部分は、このトランスジューサ２６を典型
的には機械的に軸回転させながら、トランスジューサ２
６を介して送受信部２７でその周囲を走査することによ
って組織形態を表すラジアルの２次元画像を得るための
ユニットである。なお、ラジアル２次元スキャニングの
ための超音波の中心周波数は、比較的高い分解能を獲得
するために、２０乃至５０ＭＨｚの帯域の中から選択さ
れる。体外プローブ（第２の超音波プローブ）による３
次元スキャニングのための超音波の中心周波数は、比較
的深いペネトレーションを獲得するために、１〜１０Ｍ
Ｈｚの帯域の中から選択される。この中心周波数の相違
は、３次元スキャニングを、ラジアル２次元スキャニン
グと同時に実行することを可能としている。

【００１４】駆動信号（高周波電圧信号）によるトラン
スジューサ２６の機械的な振動により発生した超音波
は、被検体内部を伝搬し、その途中にある音響インピー
ダンスの不連続面で反射し、エコーとしてトランスジュ
ーサ２６に返ってくる。このエコーは、トランスジュー
サ２６を機械的に振動する。これにより発生した微弱な
電気信号は、送受信２７のプリアンプで増幅され、ディ
ジタル化され、そしてデジタルレシーバ２８にて直交検
波を受け、さらにエコープロセッサ２９により包絡線検
波を受ける。それにより発生した超音波ベクタデータ
は、２次元スキャンコンバータ３０にて円形のピクセル
データに変換された後、ビデオインタフェース１９に送
られる。

【００１５】（ナビゲーション部分）ナビゲーション部
分は、体内プローブ２２の先端位置を検出するために装
備される。図２に示すように、体内プローブ２２の先端
には、ナビゲーション用のトランスデューサ２３が配置
されている。送信部２４は、リアルタイムコントローラ
２１が発生するナビゲーション・パルス発生信号に同期
して、ナビゲーション超音波発生源２３に駆動信号を印
加する。それによりナビゲーション超音波発生源２３か
ら無指向性超音波パルスが発生する。なお、この無指向
性超音波パルスの中心周波数は、この無指向性超音波パ
ルスを体外プローブ１１で高感度に検出することができ
るように、体外プローブ１１の超音波と同じ又は近似的
な周波数に設定されている。

【００１６】図２には、体内プローブ２２の内部構造を
示している。体内プローブ２２の先端内部には、円錐形
の反射体４２が後ろ向きに配置される。この反射体４２
に正対する向きで、トランスデューサ４１が配置され
る。トランスデューサ４１から発生された超音波は、円
錐形の反射体４２で四方八方に反射する。

【００１７】この無指向性超音波パルスは、被検体内部
を伝搬し、体外プローブ１１により受信される。ポジシ
ョンディテクター２５は、その受信信号に基づいて、ナ
ビゲーション超音波発生源２３の位置、つまり体内プロ
ーブ２２の先端位置を推定する。もちろんこの位置は、
体外プローブ１１に対する相対的な体内プローブ２２の
先端位置であり、体外プローブ１１に固有の座標系、例
えば体外プローブ１１の中心を原点としたＸＹＺ座標系
で表現される。

【００１８】典型的な位置推定方法には、ＧＰＳ方式
と、エネルギー最大パルス検出方式とがある。本実施形
態ではそのいずれを採用してもよいし、両者を採用し、
それらを選択的に使用するようにしてもよいし、両方式
を併用してそれらの２つの結果（推定位置）から最終的
な位置を決定するようにしてもよい。

【００１９】ａ）ＧＰＳ方式体外プローブ１１のアレイ面内の離散的な３点、つまり
離散的な３つのトランスジューサ又は隣接する所定数の
トランスジューサを１つのグループとして離散的な３グ
ループで受信したナビゲーション超音波パルスの３つの
受信信号の強度比に基づいて、三角測量により体外プロ
ーブ１１の中心点からみたナビゲーション超音波発生源
２３の位置を推定する。原理的には、１回の受信により
位置推定が可能であるが、Ｓ／Ｎが悪い場合には、送受
信及び位置推定を数回繰り返し、その複数の推定位置の
重心位置を最終的な位置として決定するようにしてもよ
い。

【００２０】ｂ）エネルギー最大パルス検出方式体外プローブ１１で受信したナビゲーション超音波パル
スをディジタルビームフォーマ１４で多方向に関してビ
ームフォーミングし、そして、ポジションディテクター
２５でその中の最大エネルギー（最大波高）が得られた
ビーム上の点の位置を抽出する。つまり、ボリューム全
体をスキャニングして得られた最大エネルギー点が、ナ
ビゲーション超音波パルスの発生源、すなわちナビゲー
ション超音波発生源２３の位置である。この方式は、先
のＧＰＳ方式に比べて、高いＳ／Ｎを達成するが、ビー
ムフォーミング処理を多方向にわたって繰り返し実行す
るため、推定に長時間が必要である。

【００２１】（体外用リアルタイム３次元超音波映像化
部分）リアルタイム３次元体外プローブ１１は、被検体
内部に挿入される体内プローブ２２とは異なり、図３に
示すように、被検体の体表に当接されるタイプのプロー
ブであり、被検体内部の３次元（３Ｄ）の領域を超音波
ビームで高速に走査（スキャン）するために、２次元状
に配列された複数のトランスジューサを備えている。こ
の体外プローブ１１には送信時には送信部１２が接続さ
れ、受信時には受信部１３が接続される。送信部１２に
は、複数のトランスジューサにそれぞれ接続された複数
のパルサと送信遅延回路とパルス発生器とが設けられて
いる。パルサは、パルス発生器から一定の周期で発生さ
れ、そして送信遅延回路で超音波のビーム化及び指向性
付与のために遅延されたパルス信号をトリガとして、ト
ランスジューサに駆動信号（高周波の電圧信号）を印加
する。なお、この超音波の中心周波数としては、比較的
深いペネトレーションを獲得するために、例えば１〜１
０ＭＨｚの帯域の中のいずれかの周波数、好ましくは
２．５ＭＨｚ又はその付近の周波数が選択され、それに
応じてトランスジューサの圧電素子の厚さが設計されて
いる。

【００２２】駆動信号を印加されたトランスジューサの
機械的な振動により発生した超音波は、被検体内部を伝
搬し、その途中にある音響インピーダンスの不連続面で
反射し、エコーとしてプローブ１１に返ってくる。この
エコーは、プローブ１１のトランスジューサを機械的に
振動する。これにより発生した微弱な電気信号は、受信
部１３のプリアンプで増幅され、ディジタル化され、そ
してディジタルビームフォーマ１４で整相加算処理にか
けられる。これにより指向性を持つ受信信号が生成され
る。これら送信部１２及び受信部１３は、図４に示すよ
うに、リアルタイムコントローラ２１の制御のもとで送
信及び受信の指向性を送受信ごとに変化させて上記被検
体内部の３次元領域を超音波ビームで走査する。実際の
検査では、この３次元の走査範囲内に体内プローブ２２
の先端付近が含まれるように、体外プローブ１１の位置
が調整される。

【００２３】受信部１３により生成された受信信号は、
ディジタルレシーバ１５にて直交検波を受け、さらにエ
コープロセッサ１６に供給される。エコープロセッサ１
６は、受信信号を包絡線検波して組織形態を表すデータ
を発生する。また、エコープロセッサ１６は、ＭＴＩフ
ィルタリング、自己相関処理を経て受信信号から血流デ
ータを発生する。血流データは、血流の移動にかかる速
度、パワーの情報である。組織形態を表すデータ及び血
流データは、３Ｄスキャンコンバータ１７にて３次元領
域のボリュームデータに変換され、３Ｄプロセッサ１８
に供給される。

【００２４】ラジアルスキャン面セレクタ３１は、ポジ
ションディクター２５により検出されたナビゲーション
超音波発生源２３の位置及びその位置の時間的な変位に
より特定される体内プローブ２２の軸方向、すなわち体
内プローブ２２のの進行方向に基づいて、ラジアルスキ
ャン面の中心位置及び方向を計算し、その位置及び方向
のデータを３Ｄプロセッサ１８に出力する。ラジアルス
キャン面の中心位置は、ポジションディクター２５によ
り検出されたナビゲーション超音波発生源２３の位置か
ら、進行方向と逆向きの方向に所定距離、つまりナビゲ
ーション超音波発生源２３とトランスジューサ２６との
物理的な距離だけ離れた位置である。又、ラジアルスキ
ャン面は、ナビゲーション超音波発生源２３の位置から
進行方向に対して直交する面とする。

【００２５】３Ｄプロセッサ１８は、ボリュームデータ
から、ラジアルスキャン面の位置及び方向に応じた典型
的には円環状の断面に関する画像データ（断面変換画像
データという）を再構成する。この再構成された画像デ
ータは、ビデオインタフェース１９に送られ、ラジアル
画像データと１フレームに合成され、ディスプレイ２０
に表示される。

【００２６】また、エコープロセッサ１６で生成された
血流データは、３Ｄプロセッサ１８でボリューム・レン
ダリング、サーフェースレンダリングなどの手法によ
り、血流３次元画像データに変換される。３Ｄプロセッ
サ１８は、この血流３次元画像データに対して、ナビゲ
ーション超音波発生源２３の位置を表すマーカを、検出
された位置に応じて付加する。

【００２７】（画像合成部分）上述したように、ビデオ
インタフェース１９は、２Ｄスキャンコンバータ３０か
らのラジアル画像データと、３Ｄプロセッサ１８からの
ラジアルスキャン面と同じ断面上の組織形態を表す円環
状の画像データ（断面変換画像データ）とを合成して、
３Ｄプロセッサ１８からの血流３次元画像データととも
に図５に示す表示画面を構成する。

【００２８】表示画面の例えば左側領域には、血流３次
元画像が表示される。この血流３次元画像には、体外プ
ローブ１１を介して取得したラジアルスキャン面の断面
変換画像データ、ラジアルスキャン面を表す円形のマー
カ及び体内プローブ２２のナビ発生源２３の位置を表す
マーカが合成される。

【００２９】また、表示画面の例えば右側領域には、体
内プローブ２２の２次元イメージング用トランスジュー
サ２６を介して得られた組織形態を表すラジアル画像が
表示される。このラジアル画像には、そのペネトレーシ
ョン不足を補うために、３Ｄプロセッサ１８で再構成さ
れた断面変換画像データが合成される。これにより体外
プローブ１１による超音波画像に体内プローブ２２によ
る超音波画像がはめ込まれた画像が得られる。

【００３０】このラジアル画像に合成される断面変換画
像としては、図６（ａ）に示すように、体内プローブ２
２のラジアルスキャン面の外周に接する円環状の範囲で
あってもよいし、図６（ｂ）に示すように、体内プロー
ブ２２のラジアルスキャン面を含むそれと同心円の範囲
であってもよい。いずれを選択するかは、操作者の任意
である。

【００３１】このように体内プローブ２２のラジアル画
像に、その周囲の画像を体外プローブ１１を介して取得
した形態画像（断面変換画像）を合成することにより、
体内プローブ２２のペネトレーション不足を補って、血
管壁の奥深くまで十分に見ることができる。

【００３２】図７は本実施形態における体外プローブ１
１での３次元ボリュームスキャニングと、体内プローブ
２２の発生源２３の位置（カテーテルの先端位置）を検
出するためにトランスジューサ２３から無指向性超音波
を送信し、それを体外プローブ１１で受信するポジショ
ニング・スキャニングとのシーケンスを示している。上
述したようにこれら動作では同じ周波数帯域の超音波を
使っているために、両動作を時分割で行う必要がある。
ここでは、ボリューム・スキャニングを所定回数例えば
８回繰り返すごとに、ポジショニング・スキャニングを
１回実施する。

【００３３】図８は、ポジションディテクター２５によ
る体内プローブ２２のトランスジューサ２３の位置（カ
テーテルの先端位置）の位置検出に関する説明図であ
る。体外用リアルタイム３次元超音波プローブ１１の中
心位置をＸ、Ｙ軸の原点（０，０）にとる。Ｎ１は、時
刻ｔ１におけるカテーテルの先端に取り付けられたナビ
ゲーション超音波発生源２３の位置で（ｘ１，ｙ１）、
Ｐ１はそのときのカテーテル中央部に取り付けられたラ
ジアルスキャン・トランスデューサ２６の位置である。
ナビゲーション超音波発生源２３とラジアルスキャン・
トランスデューサ２６との間の固定的な距離をＬとす
る。また、、時刻ｔ１からポジショニング・スキャニン
グの周期の時間経過後の時刻ｔ２におけるナビゲーショ
ン超音波発生源２３の位置をＮ２（ｘ２，ｙ２）、ラジ
アルスキャン・トランスデューサ２６の位置をＰ２とす
る。従って、カテーテルは、Ｎ１からＮ２（Ｐ１からＰ
２）に向かって進行している。これらＮ１とＮ２（Ｐ１
とＰ２）を結ぶ線をＤとして、Ｄに垂直な線Ｅ１はカテ
ーテルのラジアルスキャン・トランスデューサ２６で得
られる画像の断面（ラジアルスキャン面）が含まれる面
に相当する。同様にある時刻後の断面がＥ２である。

【００３４】そこで、体外用リアルタイム３次元プロー
ブ１１で収集したボリュームデータから、断面Ｅ１，Ｅ
２上にある情報を引き出す必要があり、この断面の位置
及び方向は図１のラジアルスキャン面セレクタ３１にて
演算される。その演算結果又はその演算結果が表す当該
断面上のボリュームデータがビデオインタフェース１９
に送られる。

【００３５】以下に、演算の方法の一例を示す。直線Ｄの傾き：（ｙ_２−ｙ_１）／（ｘ_２−ｘ_１）直線Ｅ１，Ｅ２の傾きはＤと直角なので：（ｘ_２−
ｘ_１）／（ｙ_２−ｙ_１）直線Ｅ２の式を

【数１】とおくと、直線Ｅ２は、点Ｐ２を通るので、Ｐ２の座標
は、

【数２】で与えられる。

【００３６】また、

【数３】よって、直線Ｅ２の式は、

【数４】となる。この関係式からＥ２上の位置データを読み出す
ことができる。

【００３７】本実施形態によれば、上述したように、体
内プローブ２２のラジアル画像に、その周囲の画像を体
外プローブ１１を介して取得した３次元ボリュームから
切り出して合成することにより、体内プローブ２２のペ
ネトレーション不足を補って、血管壁の奥深くまで十分
に見ることができる。

【００３８】（第２実施形態）第２実施形態は、体内プ
ローブ２２で収集したラジアル画像から円筒状の３次元
ボリュームデータを生成すると共に、この円筒状の領域
の外周に体外用リアルタイム３次元プローブ１１により
収集したデータを合成するものである。体内プローブ２
２によるデータと体外プローブ１１によるデータを合成
することにより、大領域の円筒状の３次元ボリュームデ
ータを生成することができる。

【００３９】図９には、その構成例を示し、図１０に
は、表示例を示す。３Ｄプロセッサ３２は、３次元ボリ
ュームメモリを有しており、２Ｄスキャンコンバータ２
９及び３Ｄプロセッサ１８から出力されたデータをこの
３次元ボリュームメモリに書き込むことにより円筒状の
３次元データボリュームを生成する。

【００４０】具体的には、２Ｄスキャンコンバータ２９
はラジアル画像を、ラジアルスキャン面セレクタ３１は
断面の位置情報を３Ｄプロセッサへ送る。又、３Ｄプロ
セッサ１８は、体外プローブ１１により得た３次元ボリ
ュームデータから前記断面のデータを切り出して、３Ｄ
プロセッサ３２に送る。３Ｄプロセッサ３２は、３次元
ボリュームメモリの前記断面位置に対応するアドレスに
ラジアル画像のデータを書き込む。この時、ラジアル画
像の外周部分に３Ｄプロセッサ１８から送られてきたデ
ータを書き込む。これにより、ラジアル画像の外周に体
外プローブ１１によるデータが合成された円形のデータ
が３次元ボリュームメモリに書き込まれる。

【００４１】この動作を、２Ｄスキャンコンバータ２９
から順次出力される各フレームに対して行う。これによ
り、前述の合成した円形データが順次対応する断面の位
置に書き込まれ、これにより円筒状の超音波画像の３次
元ボリュームデータが生成される。

【００４２】３Ｄプロセッサ３２は、ボリュームレンダ
リング、サーフェースレンダリング等の処理を用い、前
記円筒状の３次元ボリュームデータから表示用の３次元
画像を求める。この際、円筒状の３次元ボリュームデー
タの任意の一部を切り欠いて、円筒内部の状態を観察で
きるようにすることが望ましい。

【００４３】この表示用画像は、３Ｄプロセッサ３２か
らビデオインタフェース１９に送られ、３Ｄプロセッサ
１８で生成された体外プローブ由来の表面画像データと
合成される。

【００４４】図１０は、この時ディスプレイモニタ２０
に表示される画像の例である。表示画面の例えば左側領
域には、体外プローブ１１により取得したデータに基づ
いて生成したラジアルスキャン面に対応する形態断面画
像、血流３次元画像、、ラジアルスキャン面を表す円形
のマーカ及び体内プローブ２２のナビ発生源２３の位置
を表すマーカを合成した画像が表示される。

【００４５】また、表示画面の例えば右側領域には、体
内プローブ２２の２次元イメージング用トランスジュー
サ２６により取得した組織形態を表す円筒状の３次元ラ
ジアル画像データと、その外周に体外プローブ１１で取
得した円筒状の３次元形態画像データが合成された画像
が表示されている。この円筒状の３次元形態画像データ
の一部を切り欠いた３次元画像が表示される。

【００４６】これにより、体内プローブ２２による分解
能の良い３次元画像データを得ることにより組織の状況
を良好に観察できる。体内プローブ２２のペネトレーシ
ョン不足を体外プローブ１１のデータで補って広範囲の
３次元画像データを生成することにより組織の位置関係
を良好に把握することができる。又、この３次元画像デ
ータの任意の部分を切り欠いた状態の３次元画像を表示
できるので、この切り欠き部を変更することにより、血
管内部の観察したい部分を良好に観察することができ
る。

【００４７】このように体内プローブ由来の画像に、体
外プローブ由来の画像を３次元上で合成して表示するよ
うにしても良い。

【００４８】（変形例）本発明は、上述した実施形態に
限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱
しない範囲で種々変形して実施することが可能である。
さらに、上記実施形態には種々の段階が含まれており、
開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせに
より種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示
される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても
よい。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、体内プローブを用いた
超音波診断装置のペネトレーション不足の問題を解決す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る体内プローブ型超音波
診断装置の構成を示すブロック図。

【図２】図１の体内プローブの内部構造図。

【図３】図１の体内プローブと体外プローブとの使用例
を示す模式図。

【図４】図１の体外プローブの走査領域を示す図。

【図５】図１のディスプレイの表示例を示す図。

【図６】（ａ）は本実施形態において、ラジアル画像
と、ボリュームデータから切り出した画像との第１の合
成方法を示す図、（ｂ）は、本実施形態において、ラジ
アル画像と、ボリュームデータから切り出した画像との
第２の合成方法を示す図。

【図７】本実施形態において、３Ｄボリュームスキャン
とポジショニングスキャンとのシーケンスを示す図。

【図８】図１のポジションディテクターによる体外プロ
ーブに対する体内プローブの相対的な位置及び方向の演
算方法の説明図。

【図９】本発明の実施形態に係る体内プローブ型超音波
診断装置の他の構成例を示すブロック図。

【図１０】図９の構成例に対応するディスプレイの表示
例を示す図。

【符号の説明】

１１…体外プローブ、１２…送信部、１３…受信部、１４…ディジタルビームフォーマ、１５…ディジタルレシーバ、１６…エコープロセッサ、１７…３Ｄスキャンコンバータ、１８…３Ｄプロセッサ、１９…ビデオインタフェース、２０…ディスプレイ、２１…リアルタイムコントローラ、２２…体内プローブ、２３…ナビゲーション用のトランスデューサ、２４…送信部、２５…ポジションディクター、２６…二次元イメージング用の微小トランスジューサ、２７…送受信部、２８…デジタルレシーバ、２９…エコープロセッサ、３０…２次元スキャンコンバータ、３１…ラジアルスキャン面セレクタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮島泰夫栃木県大田原市下石上字東山1385番の１株式会社東芝那須工場内 (72)発明者石黒雅明埼玉県さいたま市植竹町１丁目324番地富士写真光機株式会社内Ｆターム(参考） 4C301 AA02 BB03 BB13 BB22 BB30 CC02 EE06 EE11 FF09 GB10 GD07 HH11 HH17 HH48 JC14 KK12 KK13 KK17 KK18 KK21 KK27

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１のプローブと、第２のプローブと、前記第１のプローブを介して被検体内部を第１超音波ビ
ームにより走査し、前記被検体内部の第１の超音波画像
データを取得するように構成された第１送受信ユニット
と、前記第２のプローブを介して前記被検体内部を第２超音
波ビームにより走査し、前記被検体内部の第２の超音波
画像データを取得するように構成された第２送受信ユニ
ットと、前記第２のプローブに対する前記第１のプローブの相対
的な位置を検出するように構成された位置検出ユニット
と、前記検出された位置に基づいて、前記第２の超音波画像
データと前記第１の超音波画像データの合成画像データ
を生成するように構成された画像合成ユニットと、前記合成画像データに基づいて画像を表示する表示部と
を具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】前記第１のプローブは前記被検体の内部
に配置され、前記第２のプローブは前記被検体の外部に
配置されることを特徴とする請求項１の超音波診断装
置。
【請求項３】前記第１のプローブはラジアルスキャン
タイプであり、前記第２のプローブは３次元スキャンタ
イプであることを特徴とする請求項１の超音波診断装
置。
【請求項４】前記第２送受信ユニットは、前記第２の
プローブを介して前記被検体内の３次元領域を超音波ビ
ームで走査し、ボリュームデータを取得することを特徴
とする請求項１の超音波診断装置。
【請求項５】前記画像合成ユニットは、前記ボリュー
ムデータから前記第１プローブの位置に応じた断面の断
層画像データを生成し、この断層画像データを前記第１
超音波画像データに合成することを特徴とする請求項４
の超音波診断装置。
【請求項６】前記画像合成ユニットは、前記第２の超
音波画像データに対して前記第１の超音波画像データ
を、前記検出された位置に基づいて位置整合して、はめ
込むことを特徴とする請求項１の超音波診断装置。
【請求項７】前記画像合成ユニットは、前記第２の超
音波画像データから、前記検出された位置に対応する断
面の画像データを生成することを特徴とする請求項１の
超音波診断装置。
【請求項８】前記第１超音波ビームの中心周波数は、
前記第２超音波ビームの中心周波数と相違されることを
特徴とする請求項１の超音波診断装置。
【請求項９】前記第１超音波ビームの中心周波数は、
前記第２超音波ビームの中心周波数よりも高いことを特
徴とする請求項１の超音波診断装置。
【請求項１０】前記第１超音波ビームの走査は、前記
第２超音波ビームの走査と同時に実行されることを特徴
とする請求項１の超音波診断装置。
【請求項１１】前記位置検出ユニットは、前記第１の
プローブに装備される無指向性振動子と、前記無指向性
振動子から送信され、前記第２のプローブで受信された
受信信号に基づいて前記第１のプローブの位置を計算す
るユニットとを有することを特徴とする請求項１の超音
波診断装置。
【請求項１２】前記位置計算器は、前記第１のプロー
ブの位置の変化に基づいて前記第１のプローブの進行方
向を計算することを特徴とする請求項１１の超音波診断
装置。
【請求項１３】前記無指向性振動子から送信される無
指向性超音波の中心周波数は、前記第２のプローブから
送信される第２超音波ビームの中心周波数と実質的に同
一であることを特徴とする請求項１の超音波診断装置。
【請求項１４】前記第２のプローブを介して前記被検
体内部の血流に関するボリュームデータを取得するよう
に構成されたユニットと、前記ボリュームデータから血
流に関する３次元画像データを生成するように構成され
たユニットとをさらに備えることを特徴とする請求項１
の超音波診断装置。
【請求項１５】前記表示部は、前記合成された超音波
画像データとともに、前記３次元画像データを表示する
ことを特徴とする請求項１４の超音波診断装置。
【請求項１６】前記３次元画像データとともに前記第
１のプローブの位置を表すマーカーが表示されることを
特徴とする請求項１５の超音波診断装置。
【請求項１７】被検体の体内に挿入される体内プロー
ブと、前記被検体の体表に当てられる体外プローブと、前記体内プローブを介して前記体内プローブの周囲を第
１超音波ビームでラジアルに走査し、ラジアル断層画像
データを取得するように構成されたユニットと、前記体外プローブを介して前記被検体内部の３次元領域
を第２超音波ビームで走査し、ボリュームデータを取得
するように構成されたユニットと、前記ボリュームデータから前記体内プローブの位置に応
じた断面の断層画像データを生成し、この断層画像デー
タを前記ラジアル断層画像データに合成するように構成
された画像合成ユニットと、前記合成により得られた画像データを表示するように構
成された表示部とを具備することを特徴とする超音波診
断装置。
【請求項１８】前記画像合成ユニットは、前記ボリュ
ームデータから円環形状の断面に関する断層画像データ
を生成することを特徴とする請求項１７の超音波診断装
置。
【請求項１９】前記画像合成ユニットは、前記ボリュ
ームデータから円形状の断面に関する断層画像データを
生成することを特徴とする請求項１７の超音波診断装
置。
【請求項２０】前記体外プローブに対する前記体内プ
ローブの相対的な位置を検出するように構成された位置
検出ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項１
７の超音波診断装置。
【請求項２１】前記位置検出ユニットは、前記体内プ
ローブに装備される無指向性振動子と、前記無指向性振
動子から送信され、前記体外プローブで受信された受信
信号に基づいて前記体内プローブの位置を計算するユニ
ットとを有することを特徴とする請求項２０の超音波診
断装置。
【請求項２２】複数の超音波プローブと、前記複数のプローブで個別に被検体内部を走査し、前記
複数のプローブにそれぞれに対応する複数の超音波画像
を取得するように構成された送受信ユニットと、前記複数の超音波画像を合成するように構成された画像
合成ユニットと、前記合成された超音波画像を表示する表示部とを具備す
ることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２３】体内プローブの出力に基づいて第１の
超音波画像データを生成し、体外プローブの出力に基づいて第２の超音波画像データ
を生成し、前記体外プローブと前記体内プローブの相対的な位置を
検出し、前記検出された位置に基づいて、前記第１の超音波画像
データと前記第２の超音波画像データを合成して表示画
像を生成することを特徴とする超音波診断装置用の画像
生成方法。
【請求項２４】前記表示画像は、前記検出された位置
に基づいて前記第１の超音波画像データと前記第２の超
音波画像データを合成して生成された３次元ボリューム
データに基づいて生成されることを特徴とする請求項２
３記載の超音波診断装置用の画像生成方法。