JP2004016666A - 超音波診断システム - Google Patents
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Abstract
【課題】腫瘍を掻き出す方向の腫瘍の浸潤度、および正常組織と腫瘍の境界を確認することができ、そして腫瘍の全体像をリアルタイムに描出する。
【解決手段】プローブの挿入軸方向に超音波を送受波するコンベックス型アレイ振動子２を設けると共に、プローブ側面方向に超音波を送受信するリニア型アレイ振動子３ａ及アレイ振動子３ａの挿入軸対称の位置にリニア型アレイ振動子３ｂを設けた超音波プローブ４と、超音波画像を作成するための超音波処理装置５と、アレイ振動子２、３ａ、３ｂの周波数を設定できるキーボード６とを備えて構成され、超音波処理装置５はアレイ振動子３ａ、３ｂの両サイドの超音波ビームの方向を変化させるためにパルス信号の遅延時間を制御する遅延制御回路を有している。
【選択図】 図１
【解決手段】プローブの挿入軸方向に超音波を送受波するコンベックス型アレイ振動子２を設けると共に、プローブ側面方向に超音波を送受信するリニア型アレイ振動子３ａ及アレイ振動子３ａの挿入軸対称の位置にリニア型アレイ振動子３ｂを設けた超音波プローブ４と、超音波画像を作成するための超音波処理装置５と、アレイ振動子２、３ａ、３ｂの周波数を設定できるキーボード６とを備えて構成され、超音波処理装置５はアレイ振動子３ａ、３ｂの両サイドの超音波ビームの方向を変化させるためにパルス信号の遅延時間を制御する遅延制御回路を有している。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、脳内腫瘍摘出手術に用いられる超音波診断システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、脳内腫瘍摘出手術では、頭蓋骨と脳に小さな穴を開け、光学式顕微鏡あるいは内視鏡による観察下で脳表面から処置具を用いて腫瘍をかきだし、かき出した組織の色を見て腫瘍と正常組織の境界に達したのかを判断している。
【０００３】
また、手術時において術者が腫瘍の大きさ、形状を把握することは非常に重要であり、そのためには腫瘍を立体表示することが望まれる。従来、立体表示する手段として術前のＣＴやＭＲＩ等や、例えば特開平７−８４９６号公報等に記載の超音波診断装置が知られている。
【０００４】
従来の脳内腫瘍摘出手術法の一例では、詳細には、図３２に示すように、ステップＳ１０１で術前にＣＴやＭＲＩ等による立体表示を利用したナビゲーションシステムを用いて脳内の腫瘍の位置を確認する。
【０００５】
次に、ステップＳ１０２で頭皮を切開し、ステップＳ１０３で頭蓋骨に小さな穴を開け、ステップＳ１０４で硬膜を切開し光学式顕微鏡下で腫瘍を確認する。なお、腫瘍が脳内深くにある場合には、腫瘍位置まで小さな穴を開ける。
【０００６】
続いて、ステップＳ１０５で光学式顕微鏡下で見えている腫瘍を処置具を用いて掻き出す。ステップＳ１０６では、術者が光学式顕微鏡下では確認できない腫瘍部分があるかどうかを判断し、光学式顕微鏡下では確認できない腫瘍部分がある場合には、ステップＳ１０７で脳内に（電子）内視鏡を挿入し見えない腫瘍部分を画像化し、ステップＳ１０８において内視鏡画像で組織の色を確認し、ステップＳ１０９に進む。
【０００７】
また、光学式顕微鏡下では確認できない腫瘍部分がない場合には、ステップＳ１１０で光学式顕微鏡下で組織の色を確認し、ステップＳ１０９に進む。
【０００８】
ステップＳ１０９では、術者が組織の色を見て腫瘍か正常組織かの境界がどこであるかを判断し、ステップＳ１１１で残存腫瘍を処置具を用いて掻き出し、処置を終了する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の脳内腫瘍摘出手術法では、正常組織と腫瘍の境界までの距離を正確に知ることができないため、腫瘍を適切に掻き出すには、術者に高度な技術が要求されるという問題点がある。
【００１０】
また、ＣＴやＭＲＩ等は装置が大型であるため術中に使用できないため、頭蓋骨を切開することで生じるブレーンシフト後の腫瘍を、リアルタイムで表示できないという問題点もある。
【００１１】
さらに、特開平７−８４９６号公報等に記載の超音波診断装置を用いた場合には、プローブの中心軸を通る面内の断層像の画像信号を得る第１の超音波トランスデューサが一つのみ設けられており、３次元画像を構築するためにはプローブを中心軸に対して３６０°回転させなければならないという問題点がある。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、腫瘍を掻き出す方向の腫瘍の浸潤度、および正常組織と腫瘍の境界を確認することができ、そして腫瘍の全体像をリアルタイムに描出することのできる超音波診断システムを提供することを目的としている。
【００１３】
また、本発明のさらなる目的は、脳内腫瘍摘出手術において頭蓋骨切開後に脳内腫瘍を広範囲に表示でき、かつ中心軸に対するプローブの回転量を小さくしても、プローブ周辺の３次元画像を構築することのできる超音波診断システムを提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の超音波診断システムは、先端に設けられ挿入軸の略前方方向に超音波を送受信する第１のアレイ振動子と、前記挿入軸と平行に設けられ挿入軸と略垂直方向に超音波を送受信する第２のアレイ振動子と、第２のアレイ振動子と挿入軸に対して対称の位置に第３のアレイ振動子とを設けた超音波プローブと、前記超音波プローブを駆動し超音波を送受信して超音波画像を作成するための超音波処理部と、前記超音波処理部にデータを入力する入力手段とを備えて構成される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
【００１６】
図１ないし図２０は本発明の第１の実施の形態に係わり、図１は超音波診断システムの構成を示す構成図、図２は図１の超音波処理装置の構成を示すブロック図、図３は図２の遅延制御回路の構成を示すブロック図、図４は図１の超音波プローブの先端の構成を示す断面図、図５は図１の超音波処理装置の送波時の処理の流れを示すフローチャート、図６は図５の処理を説明する第１の図、図７は図５の処理を説明する第２の図、図８は図５の処理を説明する第３の図、図９は図５の処理を説明する第４の図、図１０は図５の処理を説明する第５の図、図１１は図１の超音波処理装置の受波時の処理の流れを示すフローチャート、図１２は図１のモニタに表示される超音波画像の表示例を示す図、図１３は図１２の超音波画像の変形例を示す図、図１４は図１の超音波処理装置を用いた脳内腫瘍摘出手術の一例の流れを示すフローチャート、図１５は図１４の流れを説明する第１の図、図１６は図１４の流れを説明する第２の図、図１７は図１４の流れを説明する第３の図、図１８は図１４の流れを説明する第４の図、図１９は図１４の流れを説明する第５の図、図２０は図１４の流れを説明する第６の図である。
【００１７】
図１に示すように、本実施の形態の超音波診断システム１は、プローブの挿入軸方向に超音波を送受波するためプローブ前方にコンベックス型アレイ振動子２を設けると共に、プローブ側面方向に超音波を送受信するためプローブ側面にリニア型アレイ振動子３ａ及びプローブ側面にリニア型アレイ振動子３ａの挿入軸対称の位置にリニア型アレイ振動子３ｂを設けた超音波プローブ４と、超音波を送受波し超音波画像を作成するための超音波処理装置５と、コンベックス型アレイ振動子２及びリニア型アレイ振動子３ａ、３ｂの周波数を設定する“選択”キー６ａを有するキーボード６と、超音波画像を表示するモニタ７とを備えて構成される。
【００１８】
図２に示すように、超音波処理装置５は、キーボード６上で設定したコンベックス型アレイ振動子２及びリニア型アレイ振動子３ａ、３ｂの周波数に基づきその周波数でコンベックス型アレイ振動子２及びリニア型アレイ振動子３ａ、３ｂを駆動するためのパルス信号を作成する送信回路１１と、リニア型アレイ振動子３ａ、３ｂの両サイドの超音波ビームの方向を変化させ走査範囲を広げるためにパルス信号の遅延時間を制御する遅延制御回路１２と、コンベックス型アレイ振動子２及びリニア型アレイ振動子３ａ、３ｂからのエコー信号に対し増幅、検波等の処理を施し遅延制御回路１２に出力する受信回路１３と、遅延制御回路１２で遅延され受信フォーカスされたエコー信号を合成するビーム合成回路１４と、ビーム合成回路１４からの合成信号に対してＡ／Ｄ変換等の処理を施して画像データを生成する超音波信号処理回路１５と、超音波信号処理回路１５からの画像データを基にＤＳＣ等の処理を施した後Ｂモード画像を生成する断層像生成回路１６と、断層像生成回路１６が生成したＢモード画像をモニタ７に表示させる表示回路１７と、超音波処理装置５の各回路を制御する制御回路１８とを備えて構成される。
【００１９】
遅延制御回路１２は、図３に示すように、コンベックス型アレイ振動子２及びリニア型アレイ振動子３ａ、３ｂの各振動子に対して送信回路１１からのパルス信号を所定の時間遅延させる複数の遅延回路２１ｉ（ｉ：１〜ｎ、ｎ＝コンベックス型アレイ振動子２及びリニア型アレイ振動子３ａ、３ｂの振動子素子の数）と、遅延回路１２ｉにより所定時間遅延させられたそれぞれのパルス信号を増幅しコンベックス型アレイ振動子２及びリニア型アレイ振動子３ａ、３ｂの各振動子素子に出力するアンプ２２ｉとから構成される。また、遅延回路２１ｉは受信回路が受信したコンベックス型アレイ振動子２及びリニア型アレイ振動子３ａ、３ｂの各振動子素子からのエコー信号が入力され、受信フォーカスを行い、ビーム合成回路１４に出力するようになっている。
【００２０】
なお、遅延時間はプログラマブルに設定可能としてもよいし、予め遅延量を設定しておいてもよい。
【００２１】
超音波プローブ４は、図４に示すように、コンベックス型アレイ振動子２及びリニア型アレイ振動子３ａ、３ｂは、内面側にパッキン材３１が積層され、外面側には２つの音響整合層３２，３３及び音響レンズ３４が積層された構造となっている。
【００２２】
次に、このように構成された本実施の形態の作用について説明する。
【００２３】
〜送波時〜
図５に示すように、ステップＳ１でユーザがキーボード６でそれぞれのコンベックス型アレイ振動子２の周波数（例えば３０ＭＨｚ）及びリニア型アレイ振動子３ａ、３ｂの周波数（例えば７．５ＭＨｚ）を設定する。
【００２４】
そして、ステップＳ２で制御回路１８からの命令により、送信回路１１がキーボード６で設定したリニア型アレイ振動子３ａの周波数（７．５ＭＨｚ）をもつ１波のパルス信号を作成し、そのパルス信号を遅延制御回路１２におくる。
【００２５】
ステップＳ３で遅延制御回路は入力されたパルス信号に対して、音波を集束させるため、また図６に示すように、リニア型アレイ振動子３ａの両サイドの超音波ビーム方向を変化させ、走査範囲を広げるための遅延をかけ、その後増幅してリニア型アレイ振動子３ａにパルス信号を入力し、超音波の送受信を行う。
【００２６】
次にステップＳ４でリニア型アレイ振動子３ａの送受信終了後、送信回路１１がキーボード６で設定したコンベックス型アレイ振動子２の周波数（３０ＭＨｚ）をもつ１彼のパルス信号を作成し、そのパルス信号を遅延制御回路１２におくる。
【００２７】
ステップＳ５で遅延制御回路１２は入力されたパルス信号に対して、音波を集束させるため、またコンベックス型アレイ振動子２の両サイドの超音波ビーム方向を変化させ走査範囲を広げるための遅延をかけ、その後増幅してコンベックス型アレイ振動子２にパルス信号を入力し、超音波の送受信を行う。
【００２８】
ステップＳ６でコンベックス型アレイ振動子２の送受波終了後、リニア型アレイ振動子３ｂに対し、制御回路１８からの命令により、送信回路１１がキーボード６で設定したリニア型アレイ振動子３ｂの周波数（７．５ＭＨｚ）をもつ１波のパルス信号を作成し、そのパルス信号を遅延制御回路１２におくる。
【００２９】
ステップＳ７で遅延制御回路は入力されたパルス信号に対して、音波を集束させるため、またリニア型アレイ振動子３ｂの両サイドの超音波ビーム方向を変化させ、走査範囲を広げるための遅延をかけ、その後増幅してリニア型アレイ振動子３ｂにパルス信号を入力し、超音波の送受信を行う。
【００３０】
詳細には、遅延制御回路１２では、送信回路１１からのパルス信号を遅延回路２１ｉ（ｉ：１〜ｎ、ｎ＝コンベックス型アレイ振動子２及びリニア型アレイ振動子３ａ、３ｂの振動子素子の数）に入力する。遅延回路２１ｉでは、図７に示すように、超音波が収束するように音軸に近い振動子素子に印加されるパルス信号ほど遅延させ、アンプ２２ｉで増幅しコンベックス型アレイ振動子２及びリニア型アレイ振動子３ａ、３ｂの振動子素子に印加して、図８に示すようなリニア走査を行う。
【００３１】
また、遅延制御回路１２では、図９に示すように、コンベックス型アレイ振動子２及びリニア型アレイ振動子３ａ、３ｂの各両端においては、超音波の走査範囲を広げるために遅延量を設定し、超音波ビームの方向を変化させたセクタ走査を行う。コンベックス型アレイ振動子２及びリニア型アレイ振動子３ａ、３ｂにおいて、このようなセクタ走査を行うことで、図１０に示すような網目部分に対して超音波ビームを送受信することができ、画像化する。
【００３２】
〜受波時〜
図１１に示すように、ステップＳ１１で各振動子で受信したエコー信号が受信回路１３に入力され、受信回路１３は、エコー信号に対し増幅、検波等の公知の処理を施し、遅延制御回路１２へ送る。遅延制御回路１２はステップＳ１２で検波後のエコー信号に対し、送信時と同様の遅延量で受信フォーカスを行い、ビーム合成回路１４へ送る。
【００３３】
そして、ステップＳ１３でビーム合成回路１４は、入力されたそれぞれの信号を合成し、超音波信号処理回路１５へ送り、ステップＳ１４で超音波信号処理回路１５はＡ／Ｄ変換等の処理を施して、画像データを作成し、断層像生成回路１６に送る。
【００３４】
ステップＳ１５で、断層像生成回路１６は、画像データを基にＤＳＣ等の処理を施した後、Ｂモード画像を作成し、画像データを表示回路１７に送り、ステップＳ１６で表示回路１７は作成されたＢモード画像をアナログビデオ信号に変換し、モニタ７に送り、ステップＳ１７でモニタ７はＢモード画像を画面に表示する。
【００３５】
図１２はキーボード６上でコンベックス型アレイ振動子２、リニア型アレイ振動子３ａ、３ｂの周波数を共に３０ＭＨｚと設定して使用した時のモニタ画面である。図１０の網目部分を画像化できるため、腫瘍と正常組織の境界を連続的に表示することができる。
【００３６】
図１３はキーボード６上でコンベックス型アレイ振動子２の周波数を３０ＭＨｚ、リニア型アレイ振動子３ａ、３ｂの周波数を７．５ＭＨｚと設定して使用した時のモニタ画面であり、腫瘍の形状がプローブの側面方向に広がっている時等に有効である。また、プローブの先端方向に腫痛が広がっている時は、コンベックス型アレイ振動子２の周波数を７．５ＭＨｚ、リニア型アレイ振動子３ａ、３ｂの周波数を３０ＭＨｚとして使用することも可能である。
【００３７】
つぎに、本実施の形態の超音波診断システム１の脳内腫瘍摘出手術での使用例について図１４ないし図２０を用いて説明する。
【００３８】
図１４に示すように、ステップＳ２１で術前にＣＴやＭＲＩ等による立体表示を利用したナビゲーションシステムを用いて脳内の腫瘍の位置を確認する（図１５参照）。
【００３９】
次に、ステップＳ２２で頭皮を切開し、ステップＳ２３で頭蓋骨に小さな穴を開け、ステップＳ２４で硬膜を切開し光学式顕微鏡下で腫瘍を確認し（図１６参照）、ステップＳ２５で顕微鏡下あるいは目視で確認できる腫瘍を処置具を用いて掻き出す。なお、腫瘍が脳内深くにある場合には、腫瘍位置まで小さな穴を開ける。
【００４０】
ステップＳ２６で腫瘍を取り除いた空洞もしくは穴を開けた部分に生理食塩水を注入し、ステップＳ２７で本実施の形態の超音波プローブ４を生理食塩水で浸した部分に挿入し（図１７及び図１８参照：図１７は穴を開けた部分に生理食塩水を注入した時のプローブの図、図１８は腫瘍を取り除いた空洞に生理食塩水を注入した時のプローブの図）、ステップＳ２８で残存腫瘍を全て掻き出し処置を終了する（図１９及び図２０参照：図１９は図１７の状態で腫瘍を確認した際の処置を示す図、図２０は図１８の状態で腫瘍を確認した際の処置を示す図）。
【００４１】
このように本実施の形態によれば、腫瘍を掻き出す方向の腫瘍の浸潤度、および正常組織と腫瘍の境界を確認することができ、そして腫瘍の全体像をリアルタイムに描出することができる。
【００４２】
なお、本実施形態の中ではプローブ先端にコンベックス型アレイ振動子２を設けたが、１．５Ｄアレイ振動子あるいは２Ｄアレイ振動子にしても良い。
【００４３】
図２１及び図２２は本発明の第２の実施の形態に係わり、図２１は超音波診断システムの構成を示す構成図、図２２は図２１の超音波プローブの走査範囲を示す図である。
【００４４】
第２の実施の形態は、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００４５】
本実施形態の超音波診断システム１ａは、図２１に示すようにプローブの挿入軸方向に超音波を送受波するためプローブ前方に２個のリニア型アレイ振動子４１ａ，４１ｂを設けると共に、プローブ側面方向に超音波を送受信するためプローブ側面にリニア型アレイ振動子３ａ及びプローブ側面にリニア型アレイ振動子３ａの挿入軸対称の位置にリニア型アレイ振動子３ｂを設けた超音波プローブ４２を有して構成され、その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。
【００４６】
図２２に示すように超音波プローブ４２の走査範囲は、第１の実施の形態に対してプローブ先端部分で少し異なるが、作用は第１の実施の形態と同様である。
【００４７】
第１の実施の形態と同様に各アレイ振動子の両端において超音波ビームの方向を変化させることで、走査範囲を拡大する。
【００４８】
また、プローブ前方方向の画質に関しては第１の実施の形態のコンベックス型アレイ振動子に比べ、以下のことが言える。
【００４９】
・音線密度が高いため遠点での方位分解能が良い
・コンベックス型アレイ振動子に代わりにリニア型アレイ振動子を２個配列しているため、グレーティンググローブの影響が小さい
以上の条件より超音波プローブ前方の高画質化が実現できる。
【００５０】
図２３ないし図３１は本発明の第３の実施の形態に係わり、図２３は超音波診断システムの構成を示す構成図、図２４は図２３の超音波処理装置の構成を示すブロック図、図２５は図２４の断層像生成回路６１で生成されるＢモード画像を示す図、図２６は図２４の３次元画像構築回路６１によるＢモード画像の重ね合わせを示す図、図２７は図２４の３次元画像構築回路６１で構築される３次元画像を示す図、図２８は図２４の複数断層像構築回路６２により構築された画像の表示例を示す図、図２９は図２４の３次元画像構築回路６１で構築された画像の表示例を示す図、図３０は図２３の超音波プローブの揺動動作を説明する第１の図、図３１は図２３の超音波プローブの揺動動作を説明する第２の図である。
【００５１】
第３の実施の形態は、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００５２】
図２３に示すように本実施の形態の超音波診断システム１ｂは、先端のアレイ振動子が第１の実施の形態と同様に構成され、内部にプローブ先端を挿入軸を中心に揺動的に回転する回転手段であるモータ５１と、モータ５１の回転角度を検出する角度検出手段であるエンコーダ５２を設けた超音波プローブ５３と、超音波を送受波し超音波画像を作成すると共に超音波画像を記録する超音波処理装置５４と、“選択”キー６ａと超音波画像の記録を指示するための“記録”キー５５と３次元画像を構成する“３Ｄ”キー５６と複数断層像を構成するための“ＤＰＲ”キー５７を備えたキーボード５８と、モニタ７とを備えて構成される。
【００５３】
超音波処理装置５４は、図２４に示すように、断層像生成回路１６で得た断層像を、エンコーダ５２から得た回転角度データをもとに重ね合わせて３次元画像を構築する３次元画像構築回路６１と、３次元画像構築回路６１で得られた３次元データから複数の断層像を構築する複数断層像構築回路６２と、キーボード５８の“３Ｄ”キー５６のＯＮ、ＯＦＦによって状態Ａ、状態Ｂが切り換わる切替機６３と、キーボード５８の“ＤＰＲ”キー５７のＯＮ、ＯＦＦによって状態Ｃ、状態Ｄが切り換わる切替機６４と、超音波画像を記録するハードディスクドライブ（ＨＤＤ）６５とを有して構成され、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００５４】
次に本実施の形態の作用について説明する。
【００５５】
〜超音波プローブ〜
ユーザがキーボード５８の“３Ｄ”キー５６、“ＤＰＲ”キー５７を押す（押さない場合は、切替機６３が状態Ｂに切り替り第１の実施の形態と同様の作用となる）。
【００５６】
制御回路１８からの命令により、モータ５１が揺動的に動作する（図３０及び図３１参照：揺動的な動作については後述する）。
【００５７】
エンコーダ５２はモータ５１の動作に基づき、基準値に対する振動子の相対的なプローブ長手中心軸に対する回転角度を検出し、３次元画像構築回路６１へ回転角度データを送る。
【００５８】
〜超音波処理部〜
ユーザがキーボード５８の“３Ｄ”キー５６、“ＤＰＲ”キー５７を押すと、切替機６３が状態Ａ、切替機６４が状態Ｃに切り替る。第１の実施の形態と同様に、断層像生成回路１６で図２５に示すようなＢモード画像を生成する。
【００５９】
３次元画像構築回路６１が、図２６に示すようにＢモード画像を重ね合わせて、陰面消去、陰影付け等、公知の３次元画像処理を施し、図２７に示すように３次元画像を構築する。
【００６０】
複数断層像構築回路６２が、３次元画像構築回路６１で得られた３次元画像から、異なる断層像を切り出し画面の左右に表示できる形に構築し、表示回路１７に画像データを送り、表示回路１７は画像データをアナログビデオ信号に変換し、モニタ７に送信し、モニタ７はアナログビデオ信号を画面に出力する（このときのモニタ画面を図２８に示す）。
【００６１】
また、キーボード５８の“ＤＰＲ”キー５７を押さない場合は、切替機６４が状態Ｄに切り替り、３次元画像構築回路６１で構成された３次元画像が表示回路１７を経て、モニタ７上に表示される（このときのモニタ画面を図２９に示す）。
【００６２】
モニタ画面について図２８及び図２９を用いて説明する。
【００６３】
図２８は複数断層像を表示した画面で、画面上の左側には超音波プローブ５３の挿入軸に対して垂直な面（以後、ラジアル画像と記す）を表示し、右側には、超音波プローブ５３の挿入軸に対して平行な面（以後、リニア画像と記す）を表示している。
【００６４】
そのため腫瘍を２方向から確認することができる。また、ラジアル画像上のカーソルを動かすとそのカーソルの位置におけるリニア画像が右側に表示される。リニア画像上でも同様である。
【００６５】
図２９は３次元画像を表示した画面で、画面上には立体的に腫瘍が表示される。また、ユーザはキーボード５８上の簡単な操作で視点を変えることができる。
【００６６】
アレイ振動子の揺動的動作について図３０及び図３１を用いて説明する。なお、図３０及び図３１は超音波プローブ５３を挿入部先端より見た図である。
【００６７】
図３０のようにアレイ振動子をモータ５１で時計回り（あるいは反時計回り）に１８０°回転する。その後、図３１に示すようにアレイ振動子が元の位置に戻るように反時計回り（あるいは時計回り）に１８０°回転する。この図３０の動作と図３１の動作を繰り返す。このように１８０°回転させるだけの操作でプローブ周囲の３次元画像を構築することが可能である。
【００６８】
このように本実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え、脳内腫瘍摘出手術において頭蓋骨切開後に脳内腫瘍を広範囲に表示でき、かつ中心軸に対するプローブの回転量を小さくしても、プローブ周辺の３次元画像を構築することができる。
【００６９】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、腫瘍を掻き出す方向の腫瘍の浸潤度、および正常組織と腫瘍の境界を確認することができ、そして腫瘍の全体像をリアルタイムに描出することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る超音波診断システムの構成を示す構成図
【図２】図１の超音波処理装置の構成を示すブロック
【図３】図２の遅延制御回路の構成を示すブロック
【図４】図１の超音波プローブの先端の構成を示す断面図
【図５】図１の超音波処理装置の送波時の処理の流れを示すフローチャート
【図６】図５の処理を説明する第１の図
【図７】図５の処理を説明する第２の図
【図８】図５の処理を説明する第３の図
【図９】図５の処理を説明する第４の図
【図１０】図５の処理を説明する第５の図
【図１１】図１の超音波処理装置の受波時の処理の流れを示すフローチャート
【図１２】図１のモニタに表示される超音波画像の表示例を示す
【図１３】図１２の超音波画像の変形例を示す
【図１４】図１の超音波処理装置を用いた脳内腫瘍摘出手術の一例の流れを示すフローチャート
【図１５】図１４の流れを説明する第１の図
【図１６】図１４の流れを説明する第２の図
【図１７】図１４の流れを説明する第３の図
【図１８】図１４の流れを説明する第４の図
【図１９】図１４の流れを説明する第５の図
【図２０】図１４の流れを説明する第６の図
【図２１】本発明の第２の実施の形態に係る超音波診断システムの構成を示す構成図
【図２２】図２１の超音波プローブの走査範囲を示す図
【図２３】本発明の第３の実施の形態に係る超音波診断システムの構成を示す構成図
【図２４】図２３の超音波処理装置の構成を示すブロック
【図２５】図２４の断層像生成回路で生成されるＢモード画像を示す図
【図２６】図２４の３次元画像構築回路によるＢモード画像の重ね合わせを示す図
【図２７】図２４の３次元画像構築回路で構築される３次元画像を示す図
【図２８】図２４の複数断層像構築回路により構築された画像の表示例を示す図
【図２９】図２４の３次元画像構築回路で構築された画像の表示例を示す図
【図３０】図２３の超音波プローブの揺動動作を説明する第１の図
【図３１】図２３の超音波プローブの揺動動作を説明する第２の図
【図３２】従来の脳内腫瘍摘出手術の一例の流れを示すフローチャート
【符号の説明】
１…超音波診断システム
２…コンベックス型アレイ振動子
３ａ，３ｂ…リニア型アレイ振動子
４…超音波プローブ
５…超音波処理装置
６…キーボード
６ａ…“選択”キー
７…モニタ
１１…送信回路
１２…遅延制御回路
１３…受信回路
１４…ビーム合成回路
１５…超音波信号処理回路
１６…断層像生成回路
１７…表示回路
１８…制御回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、脳内腫瘍摘出手術に用いられる超音波診断システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、脳内腫瘍摘出手術では、頭蓋骨と脳に小さな穴を開け、光学式顕微鏡あるいは内視鏡による観察下で脳表面から処置具を用いて腫瘍をかきだし、かき出した組織の色を見て腫瘍と正常組織の境界に達したのかを判断している。
【０００３】
また、手術時において術者が腫瘍の大きさ、形状を把握することは非常に重要であり、そのためには腫瘍を立体表示することが望まれる。従来、立体表示する手段として術前のＣＴやＭＲＩ等や、例えば特開平７−８４９６号公報等に記載の超音波診断装置が知られている。
【０００４】
従来の脳内腫瘍摘出手術法の一例では、詳細には、図３２に示すように、ステップＳ１０１で術前にＣＴやＭＲＩ等による立体表示を利用したナビゲーションシステムを用いて脳内の腫瘍の位置を確認する。
【０００５】
次に、ステップＳ１０２で頭皮を切開し、ステップＳ１０３で頭蓋骨に小さな穴を開け、ステップＳ１０４で硬膜を切開し光学式顕微鏡下で腫瘍を確認する。なお、腫瘍が脳内深くにある場合には、腫瘍位置まで小さな穴を開ける。
【０００６】
続いて、ステップＳ１０５で光学式顕微鏡下で見えている腫瘍を処置具を用いて掻き出す。ステップＳ１０６では、術者が光学式顕微鏡下では確認できない腫瘍部分があるかどうかを判断し、光学式顕微鏡下では確認できない腫瘍部分がある場合には、ステップＳ１０７で脳内に（電子）内視鏡を挿入し見えない腫瘍部分を画像化し、ステップＳ１０８において内視鏡画像で組織の色を確認し、ステップＳ１０９に進む。
【０００７】
また、光学式顕微鏡下では確認できない腫瘍部分がない場合には、ステップＳ１１０で光学式顕微鏡下で組織の色を確認し、ステップＳ１０９に進む。
【０００８】
ステップＳ１０９では、術者が組織の色を見て腫瘍か正常組織かの境界がどこであるかを判断し、ステップＳ１１１で残存腫瘍を処置具を用いて掻き出し、処置を終了する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の脳内腫瘍摘出手術法では、正常組織と腫瘍の境界までの距離を正確に知ることができないため、腫瘍を適切に掻き出すには、術者に高度な技術が要求されるという問題点がある。
【００１０】
また、ＣＴやＭＲＩ等は装置が大型であるため術中に使用できないため、頭蓋骨を切開することで生じるブレーンシフト後の腫瘍を、リアルタイムで表示できないという問題点もある。
【００１１】
さらに、特開平７−８４９６号公報等に記載の超音波診断装置を用いた場合には、プローブの中心軸を通る面内の断層像の画像信号を得る第１の超音波トランスデューサが一つのみ設けられており、３次元画像を構築するためにはプローブを中心軸に対して３６０°回転させなければならないという問題点がある。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、腫瘍を掻き出す方向の腫瘍の浸潤度、および正常組織と腫瘍の境界を確認することができ、そして腫瘍の全体像をリアルタイムに描出することのできる超音波診断システムを提供することを目的としている。
【００１３】
また、本発明のさらなる目的は、脳内腫瘍摘出手術において頭蓋骨切開後に脳内腫瘍を広範囲に表示でき、かつ中心軸に対するプローブの回転量を小さくしても、プローブ周辺の３次元画像を構築することのできる超音波診断システムを提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の超音波診断システムは、先端に設けられ挿入軸の略前方方向に超音波を送受信する第１のアレイ振動子と、前記挿入軸と平行に設けられ挿入軸と略垂直方向に超音波を送受信する第２のアレイ振動子と、第２のアレイ振動子と挿入軸に対して対称の位置に第３のアレイ振動子とを設けた超音波プローブと、前記超音波プローブを駆動し超音波を送受信して超音波画像を作成するための超音波処理部と、前記超音波処理部にデータを入力する入力手段とを備えて構成される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
【００１６】
図１ないし図２０は本発明の第１の実施の形態に係わり、図１は超音波診断システムの構成を示す構成図、図２は図１の超音波処理装置の構成を示すブロック図、図３は図２の遅延制御回路の構成を示すブロック図、図４は図１の超音波プローブの先端の構成を示す断面図、図５は図１の超音波処理装置の送波時の処理の流れを示すフローチャート、図６は図５の処理を説明する第１の図、図７は図５の処理を説明する第２の図、図８は図５の処理を説明する第３の図、図９は図５の処理を説明する第４の図、図１０は図５の処理を説明する第５の図、図１１は図１の超音波処理装置の受波時の処理の流れを示すフローチャート、図１２は図１のモニタに表示される超音波画像の表示例を示す図、図１３は図１２の超音波画像の変形例を示す図、図１４は図１の超音波処理装置を用いた脳内腫瘍摘出手術の一例の流れを示すフローチャート、図１５は図１４の流れを説明する第１の図、図１６は図１４の流れを説明する第２の図、図１７は図１４の流れを説明する第３の図、図１８は図１４の流れを説明する第４の図、図１９は図１４の流れを説明する第５の図、図２０は図１４の流れを説明する第６の図である。
【００１７】
図１に示すように、本実施の形態の超音波診断システム１は、プローブの挿入軸方向に超音波を送受波するためプローブ前方にコンベックス型アレイ振動子２を設けると共に、プローブ側面方向に超音波を送受信するためプローブ側面にリニア型アレイ振動子３ａ及びプローブ側面にリニア型アレイ振動子３ａの挿入軸対称の位置にリニア型アレイ振動子３ｂを設けた超音波プローブ４と、超音波を送受波し超音波画像を作成するための超音波処理装置５と、コンベックス型アレイ振動子２及びリニア型アレイ振動子３ａ、３ｂの周波数を設定する“選択”キー６ａを有するキーボード６と、超音波画像を表示するモニタ７とを備えて構成される。
【００１８】
図２に示すように、超音波処理装置５は、キーボード６上で設定したコンベックス型アレイ振動子２及びリニア型アレイ振動子３ａ、３ｂの周波数に基づきその周波数でコンベックス型アレイ振動子２及びリニア型アレイ振動子３ａ、３ｂを駆動するためのパルス信号を作成する送信回路１１と、リニア型アレイ振動子３ａ、３ｂの両サイドの超音波ビームの方向を変化させ走査範囲を広げるためにパルス信号の遅延時間を制御する遅延制御回路１２と、コンベックス型アレイ振動子２及びリニア型アレイ振動子３ａ、３ｂからのエコー信号に対し増幅、検波等の処理を施し遅延制御回路１２に出力する受信回路１３と、遅延制御回路１２で遅延され受信フォーカスされたエコー信号を合成するビーム合成回路１４と、ビーム合成回路１４からの合成信号に対してＡ／Ｄ変換等の処理を施して画像データを生成する超音波信号処理回路１５と、超音波信号処理回路１５からの画像データを基にＤＳＣ等の処理を施した後Ｂモード画像を生成する断層像生成回路１６と、断層像生成回路１６が生成したＢモード画像をモニタ７に表示させる表示回路１７と、超音波処理装置５の各回路を制御する制御回路１８とを備えて構成される。
【００１９】
遅延制御回路１２は、図３に示すように、コンベックス型アレイ振動子２及びリニア型アレイ振動子３ａ、３ｂの各振動子に対して送信回路１１からのパルス信号を所定の時間遅延させる複数の遅延回路２１ｉ（ｉ：１〜ｎ、ｎ＝コンベックス型アレイ振動子２及びリニア型アレイ振動子３ａ、３ｂの振動子素子の数）と、遅延回路１２ｉにより所定時間遅延させられたそれぞれのパルス信号を増幅しコンベックス型アレイ振動子２及びリニア型アレイ振動子３ａ、３ｂの各振動子素子に出力するアンプ２２ｉとから構成される。また、遅延回路２１ｉは受信回路が受信したコンベックス型アレイ振動子２及びリニア型アレイ振動子３ａ、３ｂの各振動子素子からのエコー信号が入力され、受信フォーカスを行い、ビーム合成回路１４に出力するようになっている。
【００２０】
なお、遅延時間はプログラマブルに設定可能としてもよいし、予め遅延量を設定しておいてもよい。
【００２１】
超音波プローブ４は、図４に示すように、コンベックス型アレイ振動子２及びリニア型アレイ振動子３ａ、３ｂは、内面側にパッキン材３１が積層され、外面側には２つの音響整合層３２，３３及び音響レンズ３４が積層された構造となっている。
【００２２】
次に、このように構成された本実施の形態の作用について説明する。
【００２３】
〜送波時〜
図５に示すように、ステップＳ１でユーザがキーボード６でそれぞれのコンベックス型アレイ振動子２の周波数（例えば３０ＭＨｚ）及びリニア型アレイ振動子３ａ、３ｂの周波数（例えば７．５ＭＨｚ）を設定する。
【００２４】
そして、ステップＳ２で制御回路１８からの命令により、送信回路１１がキーボード６で設定したリニア型アレイ振動子３ａの周波数（７．５ＭＨｚ）をもつ１波のパルス信号を作成し、そのパルス信号を遅延制御回路１２におくる。
【００２５】
ステップＳ３で遅延制御回路は入力されたパルス信号に対して、音波を集束させるため、また図６に示すように、リニア型アレイ振動子３ａの両サイドの超音波ビーム方向を変化させ、走査範囲を広げるための遅延をかけ、その後増幅してリニア型アレイ振動子３ａにパルス信号を入力し、超音波の送受信を行う。
【００２６】
次にステップＳ４でリニア型アレイ振動子３ａの送受信終了後、送信回路１１がキーボード６で設定したコンベックス型アレイ振動子２の周波数（３０ＭＨｚ）をもつ１彼のパルス信号を作成し、そのパルス信号を遅延制御回路１２におくる。
【００２７】
ステップＳ５で遅延制御回路１２は入力されたパルス信号に対して、音波を集束させるため、またコンベックス型アレイ振動子２の両サイドの超音波ビーム方向を変化させ走査範囲を広げるための遅延をかけ、その後増幅してコンベックス型アレイ振動子２にパルス信号を入力し、超音波の送受信を行う。
【００２８】
ステップＳ６でコンベックス型アレイ振動子２の送受波終了後、リニア型アレイ振動子３ｂに対し、制御回路１８からの命令により、送信回路１１がキーボード６で設定したリニア型アレイ振動子３ｂの周波数（７．５ＭＨｚ）をもつ１波のパルス信号を作成し、そのパルス信号を遅延制御回路１２におくる。
【００２９】
ステップＳ７で遅延制御回路は入力されたパルス信号に対して、音波を集束させるため、またリニア型アレイ振動子３ｂの両サイドの超音波ビーム方向を変化させ、走査範囲を広げるための遅延をかけ、その後増幅してリニア型アレイ振動子３ｂにパルス信号を入力し、超音波の送受信を行う。
【００３０】
詳細には、遅延制御回路１２では、送信回路１１からのパルス信号を遅延回路２１ｉ（ｉ：１〜ｎ、ｎ＝コンベックス型アレイ振動子２及びリニア型アレイ振動子３ａ、３ｂの振動子素子の数）に入力する。遅延回路２１ｉでは、図７に示すように、超音波が収束するように音軸に近い振動子素子に印加されるパルス信号ほど遅延させ、アンプ２２ｉで増幅しコンベックス型アレイ振動子２及びリニア型アレイ振動子３ａ、３ｂの振動子素子に印加して、図８に示すようなリニア走査を行う。
【００３１】
また、遅延制御回路１２では、図９に示すように、コンベックス型アレイ振動子２及びリニア型アレイ振動子３ａ、３ｂの各両端においては、超音波の走査範囲を広げるために遅延量を設定し、超音波ビームの方向を変化させたセクタ走査を行う。コンベックス型アレイ振動子２及びリニア型アレイ振動子３ａ、３ｂにおいて、このようなセクタ走査を行うことで、図１０に示すような網目部分に対して超音波ビームを送受信することができ、画像化する。
【００３２】
〜受波時〜
図１１に示すように、ステップＳ１１で各振動子で受信したエコー信号が受信回路１３に入力され、受信回路１３は、エコー信号に対し増幅、検波等の公知の処理を施し、遅延制御回路１２へ送る。遅延制御回路１２はステップＳ１２で検波後のエコー信号に対し、送信時と同様の遅延量で受信フォーカスを行い、ビーム合成回路１４へ送る。
【００３３】
そして、ステップＳ１３でビーム合成回路１４は、入力されたそれぞれの信号を合成し、超音波信号処理回路１５へ送り、ステップＳ１４で超音波信号処理回路１５はＡ／Ｄ変換等の処理を施して、画像データを作成し、断層像生成回路１６に送る。
【００３４】
ステップＳ１５で、断層像生成回路１６は、画像データを基にＤＳＣ等の処理を施した後、Ｂモード画像を作成し、画像データを表示回路１７に送り、ステップＳ１６で表示回路１７は作成されたＢモード画像をアナログビデオ信号に変換し、モニタ７に送り、ステップＳ１７でモニタ７はＢモード画像を画面に表示する。
【００３５】
図１２はキーボード６上でコンベックス型アレイ振動子２、リニア型アレイ振動子３ａ、３ｂの周波数を共に３０ＭＨｚと設定して使用した時のモニタ画面である。図１０の網目部分を画像化できるため、腫瘍と正常組織の境界を連続的に表示することができる。
【００３６】
図１３はキーボード６上でコンベックス型アレイ振動子２の周波数を３０ＭＨｚ、リニア型アレイ振動子３ａ、３ｂの周波数を７．５ＭＨｚと設定して使用した時のモニタ画面であり、腫瘍の形状がプローブの側面方向に広がっている時等に有効である。また、プローブの先端方向に腫痛が広がっている時は、コンベックス型アレイ振動子２の周波数を７．５ＭＨｚ、リニア型アレイ振動子３ａ、３ｂの周波数を３０ＭＨｚとして使用することも可能である。
【００３７】
つぎに、本実施の形態の超音波診断システム１の脳内腫瘍摘出手術での使用例について図１４ないし図２０を用いて説明する。
【００３８】
図１４に示すように、ステップＳ２１で術前にＣＴやＭＲＩ等による立体表示を利用したナビゲーションシステムを用いて脳内の腫瘍の位置を確認する（図１５参照）。
【００３９】
次に、ステップＳ２２で頭皮を切開し、ステップＳ２３で頭蓋骨に小さな穴を開け、ステップＳ２４で硬膜を切開し光学式顕微鏡下で腫瘍を確認し（図１６参照）、ステップＳ２５で顕微鏡下あるいは目視で確認できる腫瘍を処置具を用いて掻き出す。なお、腫瘍が脳内深くにある場合には、腫瘍位置まで小さな穴を開ける。
【００４０】
ステップＳ２６で腫瘍を取り除いた空洞もしくは穴を開けた部分に生理食塩水を注入し、ステップＳ２７で本実施の形態の超音波プローブ４を生理食塩水で浸した部分に挿入し（図１７及び図１８参照：図１７は穴を開けた部分に生理食塩水を注入した時のプローブの図、図１８は腫瘍を取り除いた空洞に生理食塩水を注入した時のプローブの図）、ステップＳ２８で残存腫瘍を全て掻き出し処置を終了する（図１９及び図２０参照：図１９は図１７の状態で腫瘍を確認した際の処置を示す図、図２０は図１８の状態で腫瘍を確認した際の処置を示す図）。
【００４１】
このように本実施の形態によれば、腫瘍を掻き出す方向の腫瘍の浸潤度、および正常組織と腫瘍の境界を確認することができ、そして腫瘍の全体像をリアルタイムに描出することができる。
【００４２】
なお、本実施形態の中ではプローブ先端にコンベックス型アレイ振動子２を設けたが、１．５Ｄアレイ振動子あるいは２Ｄアレイ振動子にしても良い。
【００４３】
図２１及び図２２は本発明の第２の実施の形態に係わり、図２１は超音波診断システムの構成を示す構成図、図２２は図２１の超音波プローブの走査範囲を示す図である。
【００４４】
第２の実施の形態は、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００４５】
本実施形態の超音波診断システム１ａは、図２１に示すようにプローブの挿入軸方向に超音波を送受波するためプローブ前方に２個のリニア型アレイ振動子４１ａ，４１ｂを設けると共に、プローブ側面方向に超音波を送受信するためプローブ側面にリニア型アレイ振動子３ａ及びプローブ側面にリニア型アレイ振動子３ａの挿入軸対称の位置にリニア型アレイ振動子３ｂを設けた超音波プローブ４２を有して構成され、その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。
【００４６】
図２２に示すように超音波プローブ４２の走査範囲は、第１の実施の形態に対してプローブ先端部分で少し異なるが、作用は第１の実施の形態と同様である。
【００４７】
第１の実施の形態と同様に各アレイ振動子の両端において超音波ビームの方向を変化させることで、走査範囲を拡大する。
【００４８】
また、プローブ前方方向の画質に関しては第１の実施の形態のコンベックス型アレイ振動子に比べ、以下のことが言える。
【００４９】
・音線密度が高いため遠点での方位分解能が良い
・コンベックス型アレイ振動子に代わりにリニア型アレイ振動子を２個配列しているため、グレーティンググローブの影響が小さい
以上の条件より超音波プローブ前方の高画質化が実現できる。
【００５０】
図２３ないし図３１は本発明の第３の実施の形態に係わり、図２３は超音波診断システムの構成を示す構成図、図２４は図２３の超音波処理装置の構成を示すブロック図、図２５は図２４の断層像生成回路６１で生成されるＢモード画像を示す図、図２６は図２４の３次元画像構築回路６１によるＢモード画像の重ね合わせを示す図、図２７は図２４の３次元画像構築回路６１で構築される３次元画像を示す図、図２８は図２４の複数断層像構築回路６２により構築された画像の表示例を示す図、図２９は図２４の３次元画像構築回路６１で構築された画像の表示例を示す図、図３０は図２３の超音波プローブの揺動動作を説明する第１の図、図３１は図２３の超音波プローブの揺動動作を説明する第２の図である。
【００５１】
第３の実施の形態は、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００５２】
図２３に示すように本実施の形態の超音波診断システム１ｂは、先端のアレイ振動子が第１の実施の形態と同様に構成され、内部にプローブ先端を挿入軸を中心に揺動的に回転する回転手段であるモータ５１と、モータ５１の回転角度を検出する角度検出手段であるエンコーダ５２を設けた超音波プローブ５３と、超音波を送受波し超音波画像を作成すると共に超音波画像を記録する超音波処理装置５４と、“選択”キー６ａと超音波画像の記録を指示するための“記録”キー５５と３次元画像を構成する“３Ｄ”キー５６と複数断層像を構成するための“ＤＰＲ”キー５７を備えたキーボード５８と、モニタ７とを備えて構成される。
【００５３】
超音波処理装置５４は、図２４に示すように、断層像生成回路１６で得た断層像を、エンコーダ５２から得た回転角度データをもとに重ね合わせて３次元画像を構築する３次元画像構築回路６１と、３次元画像構築回路６１で得られた３次元データから複数の断層像を構築する複数断層像構築回路６２と、キーボード５８の“３Ｄ”キー５６のＯＮ、ＯＦＦによって状態Ａ、状態Ｂが切り換わる切替機６３と、キーボード５８の“ＤＰＲ”キー５７のＯＮ、ＯＦＦによって状態Ｃ、状態Ｄが切り換わる切替機６４と、超音波画像を記録するハードディスクドライブ（ＨＤＤ）６５とを有して構成され、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００５４】
次に本実施の形態の作用について説明する。
【００５５】
〜超音波プローブ〜
ユーザがキーボード５８の“３Ｄ”キー５６、“ＤＰＲ”キー５７を押す（押さない場合は、切替機６３が状態Ｂに切り替り第１の実施の形態と同様の作用となる）。
【００５６】
制御回路１８からの命令により、モータ５１が揺動的に動作する（図３０及び図３１参照：揺動的な動作については後述する）。
【００５７】
エンコーダ５２はモータ５１の動作に基づき、基準値に対する振動子の相対的なプローブ長手中心軸に対する回転角度を検出し、３次元画像構築回路６１へ回転角度データを送る。
【００５８】
〜超音波処理部〜
ユーザがキーボード５８の“３Ｄ”キー５６、“ＤＰＲ”キー５７を押すと、切替機６３が状態Ａ、切替機６４が状態Ｃに切り替る。第１の実施の形態と同様に、断層像生成回路１６で図２５に示すようなＢモード画像を生成する。
【００５９】
３次元画像構築回路６１が、図２６に示すようにＢモード画像を重ね合わせて、陰面消去、陰影付け等、公知の３次元画像処理を施し、図２７に示すように３次元画像を構築する。
【００６０】
複数断層像構築回路６２が、３次元画像構築回路６１で得られた３次元画像から、異なる断層像を切り出し画面の左右に表示できる形に構築し、表示回路１７に画像データを送り、表示回路１７は画像データをアナログビデオ信号に変換し、モニタ７に送信し、モニタ７はアナログビデオ信号を画面に出力する（このときのモニタ画面を図２８に示す）。
【００６１】
また、キーボード５８の“ＤＰＲ”キー５７を押さない場合は、切替機６４が状態Ｄに切り替り、３次元画像構築回路６１で構成された３次元画像が表示回路１７を経て、モニタ７上に表示される（このときのモニタ画面を図２９に示す）。
【００６２】
モニタ画面について図２８及び図２９を用いて説明する。
【００６３】
図２８は複数断層像を表示した画面で、画面上の左側には超音波プローブ５３の挿入軸に対して垂直な面（以後、ラジアル画像と記す）を表示し、右側には、超音波プローブ５３の挿入軸に対して平行な面（以後、リニア画像と記す）を表示している。
【００６４】
そのため腫瘍を２方向から確認することができる。また、ラジアル画像上のカーソルを動かすとそのカーソルの位置におけるリニア画像が右側に表示される。リニア画像上でも同様である。
【００６５】
図２９は３次元画像を表示した画面で、画面上には立体的に腫瘍が表示される。また、ユーザはキーボード５８上の簡単な操作で視点を変えることができる。
【００６６】
アレイ振動子の揺動的動作について図３０及び図３１を用いて説明する。なお、図３０及び図３１は超音波プローブ５３を挿入部先端より見た図である。
【００６７】
図３０のようにアレイ振動子をモータ５１で時計回り（あるいは反時計回り）に１８０°回転する。その後、図３１に示すようにアレイ振動子が元の位置に戻るように反時計回り（あるいは時計回り）に１８０°回転する。この図３０の動作と図３１の動作を繰り返す。このように１８０°回転させるだけの操作でプローブ周囲の３次元画像を構築することが可能である。
【００６８】
このように本実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え、脳内腫瘍摘出手術において頭蓋骨切開後に脳内腫瘍を広範囲に表示でき、かつ中心軸に対するプローブの回転量を小さくしても、プローブ周辺の３次元画像を構築することができる。
【００６９】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、腫瘍を掻き出す方向の腫瘍の浸潤度、および正常組織と腫瘍の境界を確認することができ、そして腫瘍の全体像をリアルタイムに描出することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る超音波診断システムの構成を示す構成図
【図２】図１の超音波処理装置の構成を示すブロック
【図３】図２の遅延制御回路の構成を示すブロック
【図４】図１の超音波プローブの先端の構成を示す断面図
【図５】図１の超音波処理装置の送波時の処理の流れを示すフローチャート
【図６】図５の処理を説明する第１の図
【図７】図５の処理を説明する第２の図
【図８】図５の処理を説明する第３の図
【図９】図５の処理を説明する第４の図
【図１０】図５の処理を説明する第５の図
【図１１】図１の超音波処理装置の受波時の処理の流れを示すフローチャート
【図１２】図１のモニタに表示される超音波画像の表示例を示す
【図１３】図１２の超音波画像の変形例を示す
【図１４】図１の超音波処理装置を用いた脳内腫瘍摘出手術の一例の流れを示すフローチャート
【図１５】図１４の流れを説明する第１の図
【図１６】図１４の流れを説明する第２の図
【図１７】図１４の流れを説明する第３の図
【図１８】図１４の流れを説明する第４の図
【図１９】図１４の流れを説明する第５の図
【図２０】図１４の流れを説明する第６の図
【図２１】本発明の第２の実施の形態に係る超音波診断システムの構成を示す構成図
【図２２】図２１の超音波プローブの走査範囲を示す図
【図２３】本発明の第３の実施の形態に係る超音波診断システムの構成を示す構成図
【図２４】図２３の超音波処理装置の構成を示すブロック
【図２５】図２４の断層像生成回路で生成されるＢモード画像を示す図
【図２６】図２４の３次元画像構築回路によるＢモード画像の重ね合わせを示す図
【図２７】図２４の３次元画像構築回路で構築される３次元画像を示す図
【図２８】図２４の複数断層像構築回路により構築された画像の表示例を示す図
【図２９】図２４の３次元画像構築回路で構築された画像の表示例を示す図
【図３０】図２３の超音波プローブの揺動動作を説明する第１の図
【図３１】図２３の超音波プローブの揺動動作を説明する第２の図
【図３２】従来の脳内腫瘍摘出手術の一例の流れを示すフローチャート
【符号の説明】
１…超音波診断システム
２…コンベックス型アレイ振動子
３ａ，３ｂ…リニア型アレイ振動子
４…超音波プローブ
５…超音波処理装置
６…キーボード
６ａ…“選択”キー
７…モニタ
１１…送信回路
１２…遅延制御回路
１３…受信回路
１４…ビーム合成回路
１５…超音波信号処理回路
１６…断層像生成回路
１７…表示回路
１８…制御回路
Claims (5)
- 先端に設けられ挿入軸の略前方方向に超音波を送受信する第１のアレイ振動子と、前記挿入軸と平行に設けられ挿入軸と略垂直方向に超音波を送受信する第２のアレイ振動子と、第２のアレイ振動子と挿入軸に対して対称の位置に第３のアレイ振動子とを設けた超音波プローブと、
前記超音波プローブを駆動し超音波を送受信して超音波画像を作成するための超音波処理部と、
前記超音波処理部にデータを入力する入力手段と
を備えたことを特徴とする超音波診断システム。 - 前記超音波処理部内部に、前記入力手段で設定した前記第１から第３のアレイ振動子の周波数に基づき、該周波数で前記第１から第３のアレイ振動子の振動子素子を駆動するための送信波形を作成する送信回路と、
前記第１から第３のアレイ振動子の両端の超音波ビーム方向を変化させ、走査範囲を広げるために送信パルスの遅延時間を制御する遅延制御回路と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断システム。 - 先端に設けられ挿入軸の略前方方向に超音波を送受信する第１のアレイ振動子と、前記挿入軸と平行に設けられ挿入軸と略垂直方向に超音波を送受信する第２のアレイ振動子と、第２のアレイ振動子と挿入軸に対して対称の位置に設けられた第３のアレイ振動子と、内部にプローブ先端を挿入軸を中心に回転する回転手段と、その回転角度を検出する角度検出手段とを設けた超音波プローブと、
前記超音波プローブを駆動し超音波を送受信して超音波画像を作成するための超音波処理部と、
前記超音波処理部にデータを入力する入力手段と
を備えたことを特徴とする超音波診断システム。 - 前記、超音波処理部は、角度検出手段から得た回転角度データをもとに断層像を重ね合わせて３次元画像を構築する３次元画像構築回路
を備えたことを特徴とする請求項３に記載の超音波診断システム。 - 前記超音波処理部内部に、前記第１から第３のアレイ振動子の両端の超音波ビーム方向を変化させ、走査範囲を広げるために送信パルスの遅延時間を制御する遅延制御回路
を備えたことを特徴とする請求項３に記載の超音波診断システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002179043A JP2004016666A (ja) | 2002-06-19 | 2002-06-19 | 超音波診断システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002179043A JP2004016666A (ja) | 2002-06-19 | 2002-06-19 | 超音波診断システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004016666A true JP2004016666A (ja) | 2004-01-22 |
Family
ID=31176592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002179043A Withdrawn JP2004016666A (ja) | 2002-06-19 | 2002-06-19 | 超音波診断システム |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004016666A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004113334A (ja) * | 2002-09-25 | 2004-04-15 | Aloka Co Ltd | 超音波探触子 |
| JP2006223512A (ja) * | 2005-02-17 | 2006-08-31 | Toshiba Corp | 超音波プローブ及び超音波診断システム |
| JP2010099467A (ja) * | 2008-09-29 | 2010-05-06 | Toshiba Corp | 体腔用超音波プローブ及び超音波診断装置 |
| US10342686B2 (en) | 2017-08-10 | 2019-07-09 | Covidien Lp | Thin film mesh hybrid for treating vascular defects |
| US10725158B2 (en) | 2015-10-16 | 2020-07-28 | Sogang University Research & Business Foundation | Ultrasonic device and ultrasonic imaging method |
-
2002
- 2002-06-19 JP JP2002179043A patent/JP2004016666A/ja not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2004113334A (ja) * | 2002-09-25 | 2004-04-15 | Aloka Co Ltd | 超音波探触子 |
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