JP2004129798A

JP2004129798A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JP2004129798A
Application number: JP2002296669A
Authority: JP
Inventors: Masaru Suemune; 末宗　勝
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2002-10-09
Filing date: 2002-10-09
Publication date: 2004-04-30
Anticipated expiration: 2022-10-09
Also published as: JP4232427B2

Abstract

【課題】探触子の走査範囲を可変にして所望のフレームレートの超音波画像を得る。
【解決手段】超音波診断装置１は、探触子を駆動して被検体に超音波を送信する送信部と、前記被検体からの反射エコー信号を受信しその信号を信号処理して超音波画像を生成する画像処理部１４と、該生成された超音波画像を表示する表示部１６とを備え、探触子の走査範囲を可変設定する手段２０と、可変設定された走査範囲に対応して探触子を駆動走査する制御手段１２とを備えた構成とする。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、探触子の走査範囲を可変設定して所望のフレームレートの超音波画像を得るのに好適な超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波診断装置は、複数の振動子が配設されてなる探触子を介して被検体に超音波を送信して、被検体から発生するエコー信号を受信し、そのエコー信号に基づいて画像を再構成して関心領域の診断画像を得るものとして知られている。
【０００３】
このような超音波診断装置において、例えば胃や下部消化器等の体腔内を診断するとき、超音波内視鏡が用いられることが多い。超音波内視鏡とは、光学内視鏡と超音波探触子が一体化した探触子を有し、その探触子を口内から胃等の内部に挿入して胃壁等を観察するものである。
【０００４】
一般に、この超音波内視鏡の探触子として、機械走査式のラジアル探触子が広く使われている。機械走査式のラジアル探触子とは、単一振動子を軸の先端部に取付け、その軸を機械的に回転させることにより、振動子を走査開始ラインから走査終了ラインまで３６０度回転させて体腔内の画像を得るものである。得られた画像の１フレームは、走査開始ラインと走査終了ラインとが隣接した例えば円形の画像として表示される（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００５】
【非特許文献１】
（社）日本電子機械工業会「改訂医用超音波機器ハンドブック」コロナ社、１９９７年１月２０日、ｐ．１１２
【発明が解決しようとする課題】
ところで、機械走査式のラジアル探触子を用いて体動を伴う体腔内を観察すると、画像にズレが生じて診断を正確に行えない場合がある。例えば、胆のうを観察する場合、機械走査式ラジアル探触子を体腔内に挿入した後、探触子の軸を機械的に回転させるが、このとき軸を一回転させる時間が必要となる。この時間内に胆のうが動くと、走査開始ラインと走査終了ラインとの隣接部では、胆のうの動きの分だけ画像にいわゆるズレが生じる。画像のズレが生じた箇所に観察すべき関心領域が重なっていると正確な診断を行えないおそれがある。
【０００６】
そこで、画像にズレが生じる箇所と関心領域とが重ならないように機械走査式ラジアル探触子の回転位置を調整する必要がある。つまり、画像にズレが生じる箇所すなわち走査開始ラインと終了ラインとの隣接部位を関心領域外に位置させるように探触子の軸を回転して隣接部位を移動させる必要がある。
【０００７】
しかしながら、機械走査式ラジアル探触子の回転位置を自由に調整することは難しい。例えば胆のうの走査時には、探触子の回転軸が体腔内たとえば十二指腸内にあるので、軸を回転させようとすると十二指腸内で回転を妨げる負荷が軸にかかる場合がある。軸に負荷がかかると、走査範囲たとえば走査開始ラインの位置を正確に調整することが難しい。
【０００８】
また、機械走査式ラジアル探触子では、体動を伴う観察部位例えば臓器等を観察する場合、臓器の体動に追従した画像を得ることができず、画像にちらつきが発生する場合がある。つまり、例えば胆のうを観察するとき、その部位の動きに追従した画像を得るために、画像のフレームレートを上げたい場合がある。しかし、機械走査式ラジアル探触子では、軸の回転速度によってのみ画像のフレームレートが決まり、また、関心領域がある特定部位に限られていても、その部位に走査範囲を限定することができない。このように、フレームレートを向上させることができず、胆のうの動きに追従した画像を得ることができない場合がある。
【０００９】
一方、機械走査式ラジアル探触子に代えて、円筒状の探触子の先端部の周面に複数の振動子を配列して電子走査させる電子走査形ラジアル探触子が考えられている。この場合についても、全幅の振動子を駆動走査することにより例えばＢモード像を撮影するので、走査開始ラインと終了ラインとの隣接部位において画像にズレが生じる点、並びに特定の関心領域を観察する場合のフレームレートを向上させることができない点については同じである。
【００１０】
他方、体腔内を観察するラジアル探触子に限らず、例えばコンベックスタイプの探触子についても、全幅の振動子を駆動走査することにより例えばＢモード像を撮影するので、特定の関心領域を観察する場合のフレームレートを向上させることができない点については同様である。
【００１１】
本発明の目的は、探触子の走査範囲を可変にして所望のフレームレートの超音波画像を得ることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の超音波診断装置は、探触子を駆動して被検体に超音波を送信する送信部と、被検体からの反射エコー信号を受信しその信号を信号処理して超音波画像を生成する画像処理部と、生成された超音波画像を表示する表示部とを備え、探触子の走査範囲を可変設定する手段と、可変設定された走査範囲に対応して探触子を駆動走査する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
すなわち、関心領域に相当する走査範囲を設定することにより、制御手段は、設定された走査範囲に対応した特定の振動子のみを駆動走査するので、全幅の振動子を駆動させた場合に比べて、走査時間を短縮できる。その結果、フレームレートを向上させることができ、例えば、体動に追従した良好な画像を得ることができる。
【００１４】
また、画像のズレを生じる隣接部位つまり走査開始ラインと走査終了ラインとの連結部位に関心領域が重ならないように、走査開始時に駆動する最初の振動子の位置を変更設定すれば、走査開始ラインを関心領域外にずらすことができる。したがって、表示画像において隣接部位に関心領域が重なることを回避することができるため、走査開始ラインを任意に設定できない場合に比べて、関心領域の画像にズレが生じることを確実に防ぐことができる。
【００１５】
この場合において、表示部に表示されるマーカによって走査範囲を設定する可変設定手段が好ましい。これにより、観者例えば医師は、視覚的に把握し易いマーカを例えば移動して走査範囲を設定すれば、マーカが表示されていない画面上で直感的に走査開始ラインを設定する場合に比べて、設定操作が容易となる。
【００１６】
また、マーカの設定は、探触子の形状に沿って設定することが望ましい。例えば、複数の振動子を直線状、曲線状、平面状、曲面状に配設してなる探触子や複数の振動子を円周に沿って配列してなるラジアル探触子により得られた画像の形状に沿ってマーカの設定を行うことが好ましい。これにより、観者は、表示された超音波画像を参照しながら、その画像に沿って走査範囲を視覚的に設定することができので、簡単に走査範囲を設定することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明を適用した超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。図に示すとおり、超音波診断装置１は、被検体に対して超音波を送受信する探触子部１０と、探触子部１０に対して走査制御の指令を出す探触子制御部１２と、探触子部１０により取得した関心領域のエコー信号を表示信号に変換する画像処理部１４と、画像処理部１４からの画像を表示する表示部１６とが設けられている。
【００１８】
探触子部１０には、円筒状の探触子の先端部の周囲に複数の振動子を配列して電子走査する電子走査形のラジアル探触子と、そのラジアル探触子を駆動して被検体に超音波を送信する送信部と、被検体から発生するエコー信号を振動子を介して受信する受信部とが設けられている。
【００１９】
そして、関心領域の走査範囲を可変する指令を入力する操作卓１８が備えられており、その操作卓１８により入力された走査範囲に基づいて、探触子部１０の振動子を駆動走査する制御信号を探触子制御部１２に送信するとともに、走査範囲の走査開始ラインを常時指し示すマーカを表示部１６に表示する信号指令部２０が設けられている。
【００２０】
このように構成される超音波診断装置の動作について説明する。被検体の体腔内に電子走査形のラジアル探触子を挿入し、そのラジアル探触子を介して送信部から被検体の観察部位に探触子制御部１２の指令に基づいて超音波を送信する。これにより、観察部位から発生するエコー信号がラジアル探触子を介して受信部により受信される。受信されたエコー信号は画像処理部１４により画像信号に変換されて表示部１６により表示される。
【００２１】
従来、例えば胃などの体腔内を観察する場合、機械走査式のラジアル探触子を胃内に挿入し、挿入したラジアル探触子を機械的に軸回転させて胃壁の画像を取得していた。ここで、機械走査式のラジアル探触子とは、単一振動子を軸の先端部に取付け、その軸を機械的に回転させることにより、振動子を走査開始ラインから走査終了ラインまで３６０度回転させて体腔内の画像を得るものである。
【００２２】
このとき、機械走査式のラジアル探触子を軸回転させる間に胃が動くと、取得したラジアル像の隣接部すなわち走査開始ラインと走査終了ラインとの連結部位では、胃の動き分だけ画像のズレが生じる場合がある。また、機械走査式のラジアル探触子では、軸の回転速度が機械的に制限されることから、画像のフレームレートも制限され、動きの速い観察部位の動きに追従した画像を得ることができず、画面にちらつきが発生する場合がある。
【００２３】
そこで、本実施形態では、円筒状の探触子の先端部の周面に複数の振動子を配列して電子走査する電子走査形ラジアル探触子を用いて、走査範囲を任意に設定することにより、ラジアル像のズレが生じる隣接部に関心領域たとえば胃内のポリープが重ならないように調整するとともに、表示画像のフレームレートを高めるようにしている。
【００２４】
ここで、本発明の特徴部について図２を用いて説明する。図２は、本発明に係る信号指令部２０の処理手順の一例を示すフローチャートである。
ステップ１００：走査範囲の設定処理を開始する。すなわち、関心領域に対応する走査範囲を指定し、その範囲に対応した振動子を駆動走査する信号を信号指令部２０から探触子制御部１２に送信する処理を開始する。
ステップ１０１：操作卓１８に備えられたユーザインターフェース例えば入力キー、ポインティングデバイス或いは専用デバイス等からの入力を待つ。
ステップ１０２：画像を回転する指令の有無を判断する。例えば、操作卓１８から、円形のラジアル像の円心を中心として画像を円周方向に回転させる指令が入力されると、その指令に基づいて回転角度を算出する（ステップ１０２ａ）。そして、算出した回転角度をステップ１０９の処理に使用するためメモリに一時記憶させる。
ステップ１０４：画像の白黒像表示領域を可変する指令の有無を判断する。例えば、操作卓１８から、円形のラジアル像において、表示範囲を関心領域に限定する指令が入力されると、その指令に基づいて白黒表示領域を算出する（ステップ１０４ａ）。そして、算出した白黒領域をステップ１０９の処理に使用するためメモリに一時記憶させる。
ステップ１０６：画像のカラー像表示領域を可変する指令の有無を判断する。例えば、白黒像にカラー像例えば血流速度に色を付けて血流を可視可した像が重畳表示されているラジアル像において、操作卓１８からカラー像の表示範囲を関心領域に限定する指令が入力されると、その指令に基づいてカラー像表示領域を算出し（ステップ１０６ａ）、算出したカラー表示領域に整合させて白黒表示領域を再算出する（ステップ１０６ｂ）。そして、算出したカラー像表示領域と白黒像表示領域をステップ１０９の処理に使用するためメモリに一時記憶させる。
ステップ１０８：表示画像の位置を変更する指令の有無を判断する。例えば、操作卓１８から表示されているマーカをラジアル像の円周に沿って移動させる指令が入力されると、その指令に基づいて表示位置特に表示開始位置を算出する（ステップ１０８ａ）。そして、算出した表示位置をステップ１０９の処理に使用するためメモリに一時記憶させる。
ステップ１０９：振動子を駆動走査するための走査範囲を算出する。つまり、メモリに一時記憶された算出値例えばステップ１０２ａの回転角度、ステップ１０４ａの白黒表示領域、ステップ１０６ａのカラー表示領域とステップ１０６ｂの白黒表示領域、ステップ１０８ａの表示位置に基づいて走査範囲を算出し、算出した走査範囲に従って探触子制御部１２に振動子を駆動走査させる。
ステップ１１０：走査範囲の設定処理を終了する。
【００２５】
上述したように、本実施形態によれば、電子走査形ラジアル探触子の走査範囲を関心領域に特定し、その関心領域に相当する走査範囲を設定することにより、探触子制御部１２は、複数の振動子のうち設定された走査範囲に対応する特定の振動子のみを駆動走査するので、全幅の振動子を駆動させた場合に比べて、走査時間を短縮できる。その結果、フレームレートを向上させることができる。
【００２６】
また、走査開始ラインと走査終了ラインとの隣接部位が関心領域に重ならないように、走査開始時に駆動する振動子の位置を変更して駆動範囲を設定すれば、走査開始ラインを関心領域外にずらすことができる。したがって、表示画像において隣接部位に関心領域が重なることを回避できるため、走査開始ラインを任意に設定できない場合に比べて、関心領域の画像にズレが生じることを回避することができる。
【００２７】
上記実施形態を用いて、ラジアル探触子の走査範囲を可変にしてなる具体例について図３〜８を用いて説明する。図３は、連結部位を移動させる場合の実施例を示している。同図に示すとおり、円形のラジアル像３１と、そのラジアル像の走査開始ラインと走査終了ラインとの隣接部位を示す連結線３２と、ラジアル像の円周近傍に位置して走査開始位置を常時指し示すマーカ３３とが表示されている。そして、連結線３２を挟んで左右に関心領域の２つの像３４ａ、３５ａが表示され、その像３４ａ、３５ａ内に血流速度に色を付けて血流速を可視可した血流像３４ｂ、３５ｂが表示されている。
【００２８】
図３Ａは、関心領域の像３４ａと像３５ａがずれて表示されている例を示している。すなわち、走査開始位置から走査終了位置まで機械走査式のラジアル探触子を軸回転させる時間中に例えば胃が動くと、胃の動きの分だけ像３４ａと像３５ａとがズレて表示される。また、その走査開始ラインと走査終了ラインとの時間差により血流像３４ｂと血流像３５ｂとでは血流速が変化するので、血流像３４と血流像３５ｂが色違いで表示される。
【００２９】
図３Ｂは、連結線３２を手動で移動させる実施例を示している。例えば、操作卓１８のポインティングデバイスを操作することにより、信号指令部２０を介して表示部１６のマーカ３３をラジアル像３１の円周に沿って回転移動させる。移動させたマーカ３３の移動量に基づいて、信号指令部２０が走査開始時に駆動する振動子を他の振動子に変更する指令を探触子制御部１２に送信し（ステップ１０２）、送信された指令に従って探触子制御部１２に振動子を駆動走査させている。したがって、連結線３２を関心領域からずらすことができる。これにより、像３４ａと像３５ａの取得時間の時間差を除去する事ができるため、像３４ａと像３５ａは整合して表示されるので、的確に観察部位を診断することができる。また、血流像３４ｂと血流像３４ｂは同色に表示されるので、正確な血流速を認識することができる。
【００３０】
図４は、連結線３２を移動させる他の実施例を示している。図４Ａは、図３Ａと同様に、連結線３２と関心領域とが重なっている画像例を示している。一方、図４Ｂは、連結線３２を９０度の角度で半自動的に移動させる実施例を示している。例えば、操作卓１８からの指令に応じて、信号指令部２０は、連結線３２を予め設定された角度例えば９０°で円心を中心に回転させる指令を探触子制御部１２に送信し（ステップ１０２）、送信された指令に従って探触子制御部１２に振動子を駆動走査させている。このように、操作卓１８の入力キーを押す度に、連結線３２を所定角度だけ移動するように半自動化すれば、走査開始ラインを目視しながら手動で移動する場合に比べて、操作負担を軽減することができる。なお、予め設定される回転角度は所望の角度に設定することができる。
【００３１】
図５は、連結部位を移動させる他の実施例を示している。図５Ａは、図３Ａと同様に、連結線３２と関心領域とが重なって表示されている例を示している。一方、図４Ｂは、連結線３２を自動的に移動させる実施例を示している。すなわち、信号指令部２０は、完画像であるラジアル像３１の１フレームを取得するごとに連結線３２を１ラインごとに移動させる指令を探触子制御部１２へ送信し、その指令に基づいて探触子制御部１２は振動子を駆動操作させている。この制御を高速に行うことにより、連結線３２が自動的に１ラインずつ高速に移動するように表示されるため、操作者は連結線３２の存在を意識することがない。したがって、操作者の連結部３２を手動或いは半自動的に移動させる場合に比べて、操作負担を軽減することができる。なお、画像の１フレームを取得するごとに連結線３２を移動させるライン数を任意に設定することができるので、連結線３２を所望の速度で画面上で移動させることができる。
【００３２】
図６は、白黒像における表示画像のフレームレートを向上させる実施例を示している。図６Ａには円形の白黒像３１ａが表示されており、図６Ｂには半円形の白黒像３１ｂが表示されており、また図６Ｃには扇型の白黒像３１ｃが表示されている。このとき、観察可能範囲が広い白黒像３１ａは走査線数が多いため、画像のフレームレートが低く、一方、観察可能範囲が狭い白黒像３１ｃは走査線数が少ないため、画像のフレームレートは高い。
【００３３】
この場合において、関心領域内の観察部位の性質に応じて観察範囲を制御してフレームレートを調整することが好ましい。例えば、速い動きを伴う観察部位を観察するとき、動きに追従した画像を得るためには高いフレームレートが要求される。したがって、操作卓１８により観察範囲を観察部位のみに特定する指令を入力し、その指令に基づいて信号指令部２０が走査範囲を限定する指令を探触子制御部１２に送信する（ステップ１０４）。その指令に従って探触子制御部１２に振動子を駆動走査させている。このように、走査範囲を特定して限定することにより、探触子部１０の走査線数を減らすことができるため、画像のフレームレートを向上させることができる。その結果、体動に追従した画像を得ることができ、その画像に基づいて的確な診断を行うことができる。
【００３４】
図７は、白黒像にカラー像が重畳表示される画像のフレームレートを向上させる実施例を示している。図７Ａには円形の白黒像３１ａが表示されており、その白黒像３１ａにカラー像４０ａが重畳表示されている。図７Ｂには白黒像３１ａに半円形のカラー像４０ｂが重畳表示されており、また図７Ｃには白黒像３１ａに扇型のカラー像４０ｃが重畳表示されている。このとき、図６と同様に、カラーモードによる観察可能範囲が広いカラー像４０ａはカラーモード用の走査線の数が多いため、画像全体のフレームレートが低く、一方、カラーモードによる観察可能範囲が狭いカラー像４０ｃはカラーモード用の走査線の数が少ないため、画像全体のフレームレートは高い。
【００３５】
このようなカラー表示モードにおいて、例えば、観察部位の血流速度をパルスドプラ法で計測する場合、計測結果のリアルタイム性を確保するために、高いフレームレートが要求される場合が多い。したがって、操作卓１８によりカラーモードで観察する範囲を観察部位のみに特定する指令を入力し、その指令に基づいて信号指令部２０は探触子制御部１２に振動子を駆動走査する指令を送信し、送信された指令に従って振動子を駆動させている。これにより、カラー表示用の走査範囲を特定部位に限定することができる（ステップ１０５）。その結果、カラー表示用の走査線数を減少することができるので、画像全体のフレームレートを向上させることができる。
【００３６】
図８は、走査範囲を保持したまま観察部位を変更する実施例を示している。図に示すとおり、円形のラジアル像６０と、そのラジアル像６０の表示範囲を扇形に限定した関心領域７０とが表示されている。また、関心領域７０には血管７１の血流像７２が表示されている。
【００３７】
この場合において、操作卓１８により関心領域７０の範囲を保持しつつ関心領域７０を移動させる指令を入力し、その指令に基づいて信号指令部２０は探触子制御部１２に振動子を駆動させる指令を送信する（ステップ１０８）。これにより、表示画像の高いフレームレートを保持したまま観察部位を変更することができるので、例えば血流観測において血管走行を追跡することが容易となる。
【００３８】
以上、実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明に係る超音波装置１はこれに限られるものではない。例えば、本実施形態で用いた電子走査形のラジアル探触子に代えて、複数の振動子を円弧状に配列してなるコンベックス型の探触子に適用することができる。要するに、複数の振動子を有する電子走査形の探触子であれば、ラジアル探触子に限らず、いずれの形態の探触子にも本発明を適用することができる。
【００３９】
また、本実施形態では、図１に示すように、探触子制御部１２と信号指令部２０とを別々の装置で構成する場合を説明しているが、探触子制御部１２と信号指令部２０とを一体化、或いは操作卓１８と信号指令部２０とを一体化して構成してもよい。
【００４０】
また、診断画像上の走査開始ラインを指し示すマーカの形状は、任意の形状としてよい。特に、マーカの移動方向を示すように、その移動方向に突起部を有する形態が好ましい。これにより、観者が移動方向或いは回転方向を視覚的に把握することができる。
【００４１】
さらに、本実施形態では、胃を観察する場合を例に説明しているが、これに限られるものではない。例えば、本発明に係る超音波診断装置は、胆のうを観察する場合にも適用できる。
【００４２】
【発明の効果】
以上述べたとおり、本発明によれば、探触子の走査範囲を可変にして所望のフレームレートの超音波画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る信号指令部の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図３】連結部位を移動する場合の実施例を示している。
【図４】連結部位を移動させる他の実施例を示している。
【図５】白黒像における表示画像のフレームレートを向上させる実施例を示している。
【図６】白黒像における表示画像のフレームレートを向上させる実施例を示している。
【図７】白黒像にカラー像が重畳表示される画像のフレームレートを向上させる実施例を示している。
【図８】観察部位の表示位置を変更する実施例を示している。
【符号の説明】
１０　探触子部
１２　探触子制御部
１４　画像処理部
１６　表示部
１８　操作卓
２０　信号指令部
３２　連結部位
３３　マーカ
３１　ラジアル像

Claims

探触子を駆動して被検体に超音波を送信する送信部と、前記被検体からの反射エコー信号を受信しその信号を信号処理して超音波画像を生成する画像処理部と、該生成された超音波画像を表示する表示部とを備えた超音波診断装置において、
前記探触子の走査範囲を可変設定する手段と、該可変設定された走査範囲に対応して前記探触子を駆動走査する制御手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。
前記可変設定手段は、前記表示部に表示されるマーカによって前記走査範囲を設定することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
前記マーカの設定は、前記探触子の形状に沿って設定することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。