JP2005319173A - Ultrasonic probe and ultrasonic imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被検体との間で超音波を送受して超音波像を撮像する超音波プローブ及び超音波撮像装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic probe and an ultrasonic imaging apparatus that capture an ultrasonic image by transmitting and receiving ultrasonic waves to and from a subject.
超音波撮像装置に用いられる超音波プローブは、探触子を介して撮像部位に超音波を射出すると共に、撮像部位から発生する超音波を反射エコー信号として受波する。そして、超音波プローブから出力される反射エコー信号に基づいて、超音波撮像装置により超音波像(例えば、断層像)を再構成して表示する。 An ultrasonic probe used in an ultrasonic imaging apparatus emits ultrasonic waves to an imaging region via a probe and receives ultrasonic waves generated from the imaging region as a reflected echo signal. Then, based on the reflected echo signal output from the ultrasonic probe, an ultrasonic image (for example, a tomographic image) is reconstructed and displayed by the ultrasonic imaging apparatus.
このような超音波プローブを用いて被検体の患部を撮像すると共に、生体内に刺入される穿刺針の位置などを撮像することが行われている。例えば、前立腺癌を治療する場合、先端に探触子が取り付けられた筒状の経直腸用の超音波プローブをテンプレートの挿入穴を通して生体内に刺入して前立腺癌の超音波像を撮像する一方、先端に極低温局所冷却部が取り付けられた穿刺針(例えば、クライオプローブ)をテンプレートの挿入孔を通して生体内に複数刺入することにより、前立腺癌の組織を凍結させる治療が行われる(例えば、特許文献1)。 While imaging the affected part of a subject using such an ultrasonic probe, the position of a puncture needle to be inserted into a living body is imaged. For example, when treating prostate cancer, an ultrasound image of prostate cancer is taken by inserting a cylindrical transrectal ultrasound probe with a probe attached to the tip into the living body through the insertion hole of the template. On the other hand, a treatment for freezing prostate cancer tissue is performed by inserting a plurality of puncture needles (for example, cryoprobes) each having a cryogenic local cooling section attached to the tip thereof into a living body through an insertion hole of a template (for example, Patent Document 1).
ここで、テンプレートとは、複数の挿入孔が一定間隔に並べて形成された板状のものであり、板面が超音波プローブの延在方向に直交するように超音波プローブの基端部に取り付けられる。そして、被検体の体表近傍に位置させたテンプレートを介してクライオプローブを生体内に平行に穿刺することにより、前立腺癌を凍結懐死させることが行われる。
ところで、特許文献1では、探触子が超音波プローブの先端に取り付けられているので、その超音波プローブを生体内に挿入したとき、探触子により患部の超音波像を表示させることができる。しかし、穿刺針の挿入位置から患部に至るまでの穿刺経路の一部が探触子の視野外になる場合がある。したがって、操作者は、例えば皮下の動脈などを傷つけないように直感に頼って穿刺針を患部まで刺入するなど、穿刺針の刺入操作に熟練を要する。 By the way, in Patent Document 1, since the probe is attached to the tip of the ultrasonic probe, when the ultrasonic probe is inserted into the living body, an ultrasonic image of the affected part can be displayed by the probe. . However, a part of the puncture path from the insertion position of the puncture needle to the affected area may be outside the visual field of the probe. Therefore, the operator requires skill in the puncture operation of the puncture needle, for example, by piercing the puncture needle up to the affected area with intuition so as not to damage the subcutaneous artery.
また、探触子から送波された超音波は穿刺針においても反射されるが、その反射強度は比較的小さいため、超音波像に穿刺針の画像が必ずしも明確に表示されず、超音波像上で穿刺針を視認することが困難である。 In addition, the ultrasonic wave transmitted from the probe is also reflected by the puncture needle, but since the reflection intensity is relatively small, the image of the puncture needle is not necessarily clearly displayed in the ultrasonic image, and the ultrasonic image It is difficult to visually recognize the puncture needle.
さらに、穿刺針としてのクライオプローブによって患部を凍結させた場合、その凍結表面で超音波がほとんど反射されることになるため、患部の例えば深部が必ずしも明確に表示されず、患部全体の治療具合(例えば、凍結状態)を確認することが困難になる。 Furthermore, when the affected area is frozen by a cryoprobe as a puncture needle, since the ultrasonic wave is almost reflected on the frozen surface, for example, the deep part of the affected area is not always clearly displayed, and the treatment condition of the entire affected area ( For example, it becomes difficult to confirm the frozen state.
本発明の課題は、生体内への穿刺針の刺入を支援するのに好適な超音波プローブ及び超音波撮像装置を実現することにある。 An object of the present invention is to realize an ultrasonic probe and an ultrasonic imaging apparatus suitable for supporting the insertion of a puncture needle into a living body.
上記課題を解決するため、本発明の超音波プローブは、被検体との間で超音波を送受する振動子を複数配列してなる探触子と、被検体に刺入する穿刺針を挿通するガイド穴を有する穿刺針ガイド部材と、探触子を穿刺針ガイド部材に回動可能に支持する支持アームとを備え、探触子は、支持アームのアーム軸を複数の振動子の配列方向に平行にかつ配列方向に直交する振動子幅内に位置させるとともに、探触子の超音波走査面を支持アームの回動軸に平行にして支持アームに保持され、支持アームは、回動軸をガイド穴の穴軸に平行にして穿刺針ガイド部材に支持されてなることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the ultrasonic probe of the present invention inserts a probe in which a plurality of transducers that transmit and receive ultrasonic waves to and from a subject and a puncture needle that pierces the subject. A puncture needle guide member having a guide hole and a support arm that rotatably supports the probe on the puncture needle guide member. The probe has an arm axis of the support arm in the arrangement direction of the plurality of transducers. It is positioned within the transducer width that is parallel and perpendicular to the arrangement direction, and is held by the support arm with the ultrasonic scanning surface of the probe parallel to the rotation axis of the support arm. It is characterized by being supported by a puncture needle guide member in parallel with the hole axis of the guide hole.
これによれば、ガイド穴を通して穿刺針を生体内に刺入させるとき、ガイド穴の穴軸方向が探触子の走査範囲に含まれるように探触子を回動させることができる。これにより、穿刺針の刺入経路が探触子の視野に含まれることになるから、穿刺針の刺入過程を超音波像に表示させることができる。 According to this, when the puncture needle is inserted into the living body through the guide hole, the probe can be rotated so that the hole axial direction of the guide hole is included in the scanning range of the probe. Accordingly, since the insertion path of the puncture needle is included in the visual field of the probe, the insertion process of the puncture needle can be displayed on the ultrasonic image.
この場合において、支持アームの回動軸に穿刺針のガイド穴を設けることができる。これによれば、回動軸の軸方向が超音波走査面に含まれているので、回動軸のガイド穴を通して穿刺針を生体内に刺入させるとき、穿刺針の刺入過程を超音波像に表示させることができる。また、回動軸のガイド穴は穿刺針ガイド部材のガイド穴と穴軸が平行であるから、回動軸のガイド穴に挿通する穿刺針は、穿刺針ガイド部材のガイド穴に挿通された穿刺針と平行になる。 In this case, a guide hole for the puncture needle can be provided on the rotation shaft of the support arm. According to this, since the axial direction of the rotation shaft is included in the ultrasonic scanning surface, when the puncture needle is inserted into the living body through the guide hole of the rotation shaft, the insertion process of the puncture needle It can be displayed on the image. Further, since the guide hole of the pivot shaft is parallel to the guide hole of the puncture needle guide member, the puncture needle inserted into the guide hole of the pivot shaft is inserted into the guide hole of the puncture needle guide member. Parallel to the needle.
また、支持アームの回動軸に平行な回動軸を介して複数の穿刺針ガイド部材を互いに回動可能に連結することができる。これによれば、複数の穿刺針を刺入するときでも、穿刺針ごとに探触子を回動させることにより、穿刺針の刺入過程をそれぞれ視認できる。 Further, a plurality of puncture needle guide members can be connected to each other via a rotation axis parallel to the rotation axis of the support arm. According to this, even when a plurality of puncture needles are inserted, the insertion process of the puncture needles can be visually recognized by rotating the probe for each puncture needle.
ところで、一般に、穿刺針としてクライオプローブを用いる場合、クライオプローブは、その内部に高圧ガスや液体窒素などが充填又は通流されることに起因して微小振動を生じる。そこで、例えば、被検体との間で超音波を送受する超音波プローブと、超音波プローブに駆動信号を供給すると共に超音波プローブから出力される反射エコー信号を受信する送受信部と、送受信部から出力される反射エコー信号に基づき超音波像を再構成する超音波像処理部と、超音波像が表示される表示部とを備え、被検体の生体組織を凍結させる穿刺針(例えば、クライオプローブ)を被検体に刺入する際、送受信部から出力される反射エコー信号のドプラ偏位を検出し、そのドプラ偏位に基づいて穿刺針に対応したマーカ像を再構成するマーカ像処理部を有し、マーカ像を超音波像に重ねて表示させることができる。 By the way, in general, when a cryoprobe is used as a puncture needle, the cryoprobe generates minute vibrations due to filling or flowing high pressure gas, liquid nitrogen, or the like therein. Therefore, for example, an ultrasonic probe that transmits and receives ultrasonic waves to and from the subject, a transmission / reception unit that supplies a drive signal to the ultrasonic probe and receives a reflected echo signal output from the ultrasonic probe, and a transmission / reception unit A puncture needle (for example, a cryoprobe) that includes an ultrasonic image processing unit that reconstructs an ultrasonic image based on an output reflected echo signal and a display unit that displays the ultrasonic image, and freezes the living tissue of the subject. ) Is inserted into the subject, a marker image processing unit that detects a Doppler shift of the reflected echo signal output from the transmission / reception unit and reconstructs a marker image corresponding to the puncture needle based on the Doppler shift. And a marker image can be displayed superimposed on the ultrasonic image.
すなわち、穿刺針に生じる振動に起因して反射エコー信号にドプラ偏位(例えば、周波数変化や位相変化)が含まれる。したがって、検出したドプラ偏位が設定値を超えるとき、そのドプラ偏位に基づいて画像化することにより、その画像は穿刺針に対応したマーカ像となる。そして、マーカ像を超音波像に重ねて表示することにより、穿刺針の位置や刺入過程をより一層視認し易くなる。特に、穿刺針が生体内で動きを伴わずに静止しているときでも、その穿刺針を視認することが容易になる。 That is, Doppler excursion (for example, frequency change or phase change) is included in the reflected echo signal due to vibration generated in the puncture needle. Therefore, when the detected Doppler deviation exceeds the set value, the image becomes a marker image corresponding to the puncture needle by imaging based on the Doppler deviation. Then, by displaying the marker image superimposed on the ultrasonic image, it becomes easier to visually recognize the position of the puncture needle and the insertion process. In particular, even when the puncture needle is stationary without moving in the living body, it becomes easy to visually recognize the puncture needle.
この場合において、ドプラ偏位として反射エコー信号の位相変化を検出するのが望ましい。すなわち、超音波像として断層像を撮像するとき、探触子から送波する超音波として時間軸方向に短いパルス波が用いられるため、反射エコー信号の周波数変化よりも位相変化を検出する方が容易である。 In this case, it is desirable to detect the phase change of the reflected echo signal as the Doppler deviation. That is, when capturing a tomographic image as an ultrasonic image, a short pulse wave in the time axis direction is used as the ultrasonic wave transmitted from the probe, so it is better to detect the phase change than the frequency change of the reflected echo signal. Easy.
一方、被検体との間で超音波を送受する超音波プローブと、超音波プローブに駆動信号を供給すると共に超音波プローブから出力される反射エコー信号を受信する送受信部と、送受信部から出力される反射エコー信号に基づき超音波像を再構成する超音波像処理部と、超音波像が表示される表示部とを備え、超音波プローブを複数配設し、各超音波プローブの超音波スキャン面を異ならせつつ各超音波プローブを時分割に切り替えて駆動させることができる。 On the other hand, an ultrasonic probe that transmits / receives ultrasonic waves to / from the subject, a transmission / reception unit that supplies a drive signal to the ultrasonic probe and receives a reflected echo signal output from the ultrasonic probe, and an output from the transmission / reception unit An ultrasonic image processing unit that reconstructs an ultrasonic image based on a reflected echo signal and a display unit that displays the ultrasonic image, and a plurality of ultrasonic probes are arranged, and an ultrasonic scan of each ultrasonic probe is performed. Each ultrasonic probe can be switched to time division and driven while different surfaces are used.
これによれば、1の超音波プローブにより患部表面の超音波像を撮像しつつ、他の超音波プローブにより患部の裏側の超音波像を撮像すれば、患部の表面が凍結したときでも、患部全体の治療具合(例えば、凍結状態)を確認できる。また、穿刺針が1の超音波プローブの超音波走査面に直交して刺入されるときでも、その穿刺針の刺入過程を他の超音波プローブによって表示させることができる。 According to this, if an ultrasonic image of the affected part surface is picked up by one ultrasonic probe and an ultrasonic image of the back side of the affected part is picked up by another ultrasonic probe, even if the surface of the affected part is frozen, the affected part The overall treatment status (for example, frozen state) can be confirmed. Further, even when the puncture needle is inserted perpendicularly to the ultrasonic scanning surface of one ultrasonic probe, the insertion process of the puncture needle can be displayed by another ultrasonic probe.
本発明よれば、生体内への穿刺針の刺入を支援するのに好適な超音波プローブ及び超音波撮像装置を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize an ultrasonic probe and an ultrasonic imaging apparatus suitable for supporting the insertion of a puncture needle into a living body.
(第1の実施形態) 本発明を適用した超音波プローブ及び超音波撮像装置の第1の実施形態について図1ないし図5を参照して説明する。図1は、本発明を適用した超音波撮像装置のブロック図である。図1に示すように、超音波撮像装置は、被検体との間で超音波を送受する超音波プローブ10と、超音波プローブ10に駆動信号を供給すると共に超音波プローブ10から出力される反射エコー信号を受信する送受信部12と、送受信部12から出力される反射エコー信号を整相加算する整相加算部14と、整相加算部14から出力される反射エコー信号に基づき超音波像(例えば、断層像)を再構成する超音波像処理部16と、超音波像処理部16から出力された断層像を表示する表示部20と、各部を制御する制御部22などから構成されている。
First Embodiment A first embodiment of an ultrasonic probe and an ultrasonic imaging apparatus to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS. 1 to 5. FIG. 1 is a block diagram of an ultrasonic imaging apparatus to which the present invention is applied. As shown in FIG. 1, the ultrasonic imaging apparatus includes an
なお、送受信部12は、受信した反射エコー信号を増幅する増幅手段を有する。整相加算部14は、反射エコー信号を整相加算する前にディジタル化するアナログディジタル変換手段を有する。超音波像処理部16は、反射エコー信号を検波する信号処理手段や、超音波像を一時的に格納する画像メモリを有する。また、超音波像処理部16から出力された超音波像を表示用の信号に変換して表示部20に出力するディジタルスキャンコンバータ(以下、DSC18)を備えている。
The transmission /
図2は、本発明に係る超音波プローブ10の構成図である。図2に示すように、超音波プローブ10は、被検体との間で超音波を送受する振動子を複数配列してなる探触子26と、被検体に刺入する穿刺針28を挿通するガイド穴30を有する穿刺針ガイド部材32と、探触子26を穿刺針ガイド部材32に回動可能に支持する支持アーム34とを備えている。なお、穿刺針28として、先端に極低温局所冷却部が取り付けられたクライオプローブを用いた例を説明するが、生体組織を採取する生検針などでもよい。
FIG. 2 is a configuration diagram of the
探触子26は、凸状に湾曲した円弧面に沿って振動子群を配列したコンベックス形のものであり、支持アーム34に保持されている。支持アーム34は、探触子26を保持する部分から振動子群の配列方向に延在し、延在方向の端部に回動軸36が設けられている。回動軸36は、軸方向が探触子26の超音波走査面に対し平行にされている。超音波走査面とは、各振動子から送波される超音波により形成される超音波スキャン面である。また、支持アーム34のアーム軸は、振動子群の配列方向に平行、かつ振動子群の配列方向に直交する振動子幅W内に位置される。つまり、支持アーム34の回動軸36の軸方向が、探触子26の超音波走査面に含まれている。
The
穿刺針ガイド部材32は、回動板32aと、クリップ32bを有している。回動板32aは、回動軸36の軸廻りに回動自在に支持され、その支持された部分から回動軸36の径方向に延在している。回動板32aの板面に、係合部32cが延在方向に沿って刻設されている。係合部32cにクリップ32bが、延在方向に移動可能に係止されている。クリップ32bに、穴軸を回動軸36と平行にしたガイド穴30が形成されている。
The puncture
図3は、図2の回動軸36の構成を示している。図3に示すように、回動軸36は、支持アーム34に形成された湾曲部34aにシリンダ40が取り付けられて形成される。シリンダ40は、穿刺針29を挿通させるガイド穴42が形成された筒体であり、頂部開口につば状のフランジが形成されている。このようなシリンダ40が支持アーム34に取り付けられたとき、ガイド穴42の穴軸は回動軸36の軸と一致する。そして、支持アーム34に固定されたシリンダ40に、回動板32aに形成された湾曲部32dが蝶番される。なお、回動軸36は、図3に示す形態に限られず、支持アーム34と回動板32aを相対的に回動自在にするものであればよい。
FIG. 3 shows the configuration of the
図4は、図2の穿刺針ガイド部材32を上側(矢印Xの方向)から見た図である。図4に示すように、穿刺ガイド部材32は、回動板32aにクリップ32bがネジ44で係止して形成されている。クリップ32bは、係合部32cに係止する係合板46と、係合板46に一部が重ねられる可動板48とを有している。可動板48は、係合板46に形成された軸46a廻りに回動自在に支持されている。回動板32aの延在方向を方向Yとすると、係合板46の方向Yの先端側に溝が形成されると共に、可動板48の方向Yの先端側にも溝が形成されている。係合板46の先端側と可動板48の先端側が重ねられると、係合板46の溝と可動板48の溝によりガイド穴30が形成される。また、係合板46の方向Yの基端側と可動板48の基端側との間に、弾性部材としてのバネ50が装入されている。バネ50の弾性力により穿刺針28がガイド穴30で保持される。なお、穿刺針ガイド部材32は、図4に示す形態に限らず、穿刺針28を回動軸36に対して所定の距離をもって平行に保持できるものであればよい。
4 is a view of the puncture
このように構成される超音波プローブ及び超音波撮像装置の動作について説明する。まず、ガイド穴30の穴軸方向が超音波走査範囲に含まれるように、探触子26を回動軸36廻りに回動する。次いで、超音波プローブ10の探触子26の超音波射出面を被検体の体表に接触させる。接触させた探触子26の各振動子に駆動信号を送受信部12から供給する。供給された駆動信号に応じて超音波が、振動子群から被検体の患部(例えば、前立腺癌)に送波される。患部から発生した超音波が、探触子26の振動子群により受波されて反射エコー信号として出力される。出力された反射エコー信号は、送受信部12により増幅処理などが施された後、整相加算部14によりディジタル化処理や整相加算処理が施される。整相加算部14から出力された反射エコー信号に基づき、患部の超音波像(例えば、断層像)が再構成される。再構成された超音波像が表示部20に表示される。
Operations of the ultrasonic probe and the ultrasonic imaging apparatus configured as described above will be described. First, the
次に、超音波プローブ10のガイド穴30を通して例えば1本目の穿刺針28を被検体に刺入する。刺入された穿刺針28が表示部20の断層像に表示されるので、断層像上で穿刺針28の刺入過程を見ながら、穿刺針28の先端が患部に至るまで穿刺針を刺入する。
Next, for example, the
1本目の穿刺針28を刺入した後、ガイド穴42の穴軸の方向が超音波走査範囲に含まれるように、探触子26を体表に沿って所定回度だけ回動させる。そして、図5に示すように、ガイド穴42を通して例えば2本目の穿刺針29を被検体に刺入する。断層像上で表示される穿刺針29の刺入過程を見ながら、穿刺針29の先端が患部に至るまで穿刺針を刺入する。刺入された穿刺針29は、穿刺針28に対して平行となる。このような穿刺針28、29の各先端により患部が凍結され、各凍結範囲が結合することによって患部全体が凍結壊死される。そして、所定時間経過後に穿刺針28、29が被検体から抜き取られる。なお、2本目の穿刺針29を刺入する際の探触子26の回度については、患部の範囲、穿刺針29の凍結範囲などを考慮して適宜調整すればよい。また、ガイド穴42に例えば1本目の穿刺針28を挿通させ、例えば2本目の穿刺針29をガイド穴30に挿通させてもよい。
After inserting the
本実施形態によれば、ガイド穴30を通して例えば1本目の穿刺針28を生体内に刺入させるとき、ガイド穴30の穴軸方向が探触子26の走査範囲に含まれるように探触子26を回動できる。これにより、穿刺針28の刺入経路が探触子26の視野に含まれることになるから、穿刺針28の刺入過程を超音波像に表示させることができる。
According to the present embodiment, for example, when the
また、回動軸36の軸方向が超音波走査面に含まれているため、回動軸36のガイド穴42を通して例えば2本目の穿刺針29を生体内に刺入させるとき、穿刺針29の刺入過程を超音波像に表示させることができる。また、ガイド穴42はガイド穴30と穴軸が平行であるから、ガイド穴42に挿通した穿刺針29は、ガイド穴30に挿通された穿刺針28と平行になる。つまり、ガイド穴30に挿通させた穿刺針28により、ガイド穴42に挿通する穿刺針29の穿刺方向が機構的に制約されている。
Further, since the axial direction of the
さらに、図2及び図5に示すように、超音波プローブ10の支持アーム34を矢印Xの方向に屈曲させているから、ガイド穴42に挿通する穿刺針29の刺入経路を超音波走査範囲に一層含ませることができる。要するに、穿刺針29の刺入点が探触子26の円弧面に近くすることにより、穿刺針29の刺入経路の死角を低減できる。
Further, as shown in FIGS. 2 and 5, since the
以上、第1の実施形態に基づいて本発明を説明したが、これに限られるものではない。例えば、支持アーム34の回動軸36に平行な回動軸を介して複数の穿刺針ガイド部材32を互いに回動可能に連結することができる。これにより、3本以上の穿刺針を刺入するときでも、穿刺針ごとに探触子26を回動させることにより、それぞれの穿刺針の刺入過程を視認できる。なお、穿刺針の本数については、患部の大きさや1本あたりの穿刺針の治療範囲を考慮して決めればよい。
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on 1st Embodiment, it is not restricted to this. For example, a plurality of puncture
また、前立腺癌のほか様々な患部(例えば、肝腫瘍や腎腫瘍)を経皮的に冷凍手術する場合に本発明を適用できる。また、コンベックス形の探触子26ほか、リニア形やセクタ形のものを用いることができる。ただし、曲状の胸腹部に接触させるときは、コンベックス形やセクタ形の探触子が好ましい。
In addition to prostate cancer, the present invention can be applied to a case where percutaneous cryosurgery is performed on various affected sites (for example, liver tumors and kidney tumors). In addition to the
図6は、テンプレートを介して穿刺針を刺入する参考の形態であり、第1の実施形態と比較するものである。図6に示すように、前立腺癌を治療する場合、先端に探触子50が取り付けられた筒状の経直腸用の超音波プローブ52がテンプレート53の挿入穴54を通して生体内に刺入される。刺入された超音波プローブ52により前立腺癌の超音波像を撮像する。一方、先端に極低温局所冷却部が取り付けられた穿刺針としてのクライオプローブ56が挿入孔60を通して生体内に複数刺入される。刺入されたクライオプローブ56によって前立腺癌の組織を凍結する。
FIG. 6 shows a reference form in which a puncture needle is inserted through a template, and is compared with the first embodiment. As shown in FIG. 6, when treating prostate cancer, a cylindrical transrectal
テンプレート53は、複数の挿入孔60が格子状に一定間隔に並べて形成された板状のものであり、板面が超音波プローブ52の延在方向に直交するように超音波プローブ52の基端部に取り付けられる。そして、被検体の体表近傍(例えば、会陰部)に位置させたテンプレート53を介してクライオプローブ56を生体内に平行に穿刺する。
The template 53 is a plate having a plurality of insertion holes 60 arranged in a lattice at regular intervals, and the base end of the
このような参考形態によれば、クライオプローブ56の穿刺経路の大部分が探触子50の視野外になる。したがって、操作者は、例えば皮下の動脈などを傷つけないように直感に頼ってクライオプローブ56を患部まで刺入する必要がある。この点、第1の実施形態によれば、例えば図5に示すように、穿刺針29(例えば、クライオプローブ)の刺入経路を参考形態よりも的確に視認することができるから、穿刺針29の刺入操作を簡単に行うことができる。
According to such a reference form, most of the puncture path of the
(第2の実施形態) 本発明を適用した超音波撮像装置の第2の実施形態について図7および図8を参照して説明する。図7は、本発明を適用した超音波撮像装置のブロック図である。図8は、クライオプローブのマーカ像を表示する表示例である。本実施形態が第1の実施形態と異なる点は、クライオプローブのマーカ像を表示することにある。したがって、第1の実施形態と同一部分については同一符号を付し、相違点を中心に説明する。 Second Embodiment A second embodiment of an ultrasonic imaging apparatus to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. 7 and FIG. FIG. 7 is a block diagram of an ultrasonic imaging apparatus to which the present invention is applied. FIG. 8 is a display example for displaying a marker image of a cryoprobe. The present embodiment is different from the first embodiment in that a marker image of the cryoprobe is displayed. Therefore, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the differences will be mainly described.
図7に示すように、超音波撮像装置は、整相加算部14から時間的にずれて出力される反射エコー信号のドプラ偏位に基づいて画像を再構成するマーカ像処理部62と、マーカ像処理部62から出力された画像と超音波像処理部16から出力された超音波像を合成(例えば、重畳)する画像合成部66を備えている。マーカ像処理部62は、整相加算部14から時間的にずれて出力される反射エコー信号のドプラ偏位を検出するドプラ偏位検出手段64を有している。
As shown in FIG. 7, the ultrasonic imaging apparatus includes a marker
一般に、穿刺針としてのクライオプローブは、図8に示す冷凍手術器65に接続され、冷凍手術器65から供給される高圧ガスや液体窒素が内部を通流する。したがって、高圧ガスや液体窒素に起因してクライオプローブに微小振動が生じる。クライオプローブに生じる振動周波数は、生体組織の体動(例えば、拍動)に起因するものよりも高く、通常の超音波繰り返し周波数(PRF)よりも高い。したがって、クライオプローブによって反射された反射エコー信号に、微小振動に起因したドプラ偏位(例えば、周波数変化や位相変化)が含まれ、そのドプラ偏位は不規則に大きく変化するものとなる。
In general, a cryoprobe as a puncture needle is connected to a
そこで、本実施形態では、ドプラ偏位検出部64により反射エコー信号のドプラ偏位が検出される。検出されたドプラ偏位が設定値を超えるとき、そのドプラ偏位に基づいてマーカ像処理部62により画像が再構成される。再構成された画像がクライオプローブに対応したマーカ像68となる。再構成されたマーカ像68は、超音波像処理部16から出力される超音波像(例えば、白黒濃淡断層像)と合成される。合成画像は、図9に示すように、DSC18を介して表示部20に表示される。
Therefore, in the present embodiment, the
本実施形態によれば、マーカ像68が超音波像に重畳して表示されることから、生体内のクライオプローブの位置や刺入過程を的確に視認することができる。特に、クライオプローブが生体内で動きを伴わずに静止(留置)しているときでも、クライオプローブを視認することが容易になる。また、マーカ像68をカラー表示し、そのマーカ像68と白黒濃淡断層像を合成して表示することにより、クライオプローブの位置を視認することが一層容易になる。
According to this embodiment, since the
また、ドプラ偏位として反射エコー信号の周波数変化又は位相変化のいずれを検出してもよいが、超音波像として断層像を撮像するときは位相変化を検出するのが好ましい。断層像を撮像するとき、探触子26から送波する超音波として時間軸方向に短いパルス波が用いられるため、反射エコー信号の周波数変化よりも位相変化を検出する方が容易になる。
Further, either the frequency change or the phase change of the reflected echo signal may be detected as the Doppler deviation, but it is preferable to detect the phase change when capturing a tomographic image as an ultrasonic image. When capturing a tomographic image, a pulse wave that is short in the time axis direction is used as an ultrasonic wave transmitted from the
また、本実施形態の超音波撮像装置に用いる超音波プローブとして、第1の実施形態の超音波プローブ10を用いることができる。また、本実施形態の処理は、クライオプローブを稼動させたときに冷凍手術器65から制御部22に出力される指令に基づいて開始される。また、ドプラ偏位を検出する際の設定値については、クライオプローブの振動周波数などを考慮して適宜設定することができる。
Moreover, the
また、表示部20に表示された超音波像上でマウスなどのポインティングデバイスによりマーカ像68の先端を指定すると、指定点をクライオプローブの先端とみなして先端の周囲に通常実現される凍結領域を淡く表示することができる。なお、クライオプローブのマーカ像68を表示する例を説明したが、振動を生じるいずれの穿刺針にも本発明を適用できる。
In addition, when the tip of the
(第3の実施形態) 本発明を適用した超音波撮像装置の第3の実施形態について図9を参照して説明する。図9Aは、本発明を適用した超音波撮像装置の構成図であり、図9Bは、超音波撮像装置の動作を示すタイムチャートである。本実施形態が第1及び第2の実施形態と異なる点は、超音波走査面が互いに異ならせた2つの超音波プローブにより2つの超音波像を取得することにある。したがって、第1及び第2の実施形態と同一部分については同一符号を付し、相違点を中心に説明する。 Third Embodiment A third embodiment of an ultrasonic imaging apparatus to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. FIG. 9A is a configuration diagram of an ultrasonic imaging apparatus to which the present invention is applied, and FIG. 9B is a time chart showing the operation of the ultrasonic imaging apparatus. This embodiment is different from the first and second embodiments in that two ultrasonic images are acquired by two ultrasonic probes having different ultrasonic scanning planes. Therefore, the same parts as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and the differences will be mainly described.
本実施形態の超音波撮像装置は、図1の送受信部12、整相加算部14、超音波像処理部16、DSC18をそれぞれ2つ備えている。図9Aに示すように、説明の便宜上、超音波撮像装置の2つの送受信部12を送受信部70、72と称すると共に、2つのDSC18をDSC74、DSC76として称し、他の構成部を便宜上省略する。また、送受信部70、72にそれぞれ超音波プローブ78、80が接続されている。DSC74、76は、画像処理部82を介して表示部20に接続されている。
The ultrasonic imaging apparatus according to the present embodiment includes the transmission /
図9Aに示すように、超音波プローブ78、80の超音波射出面を被検体の体表に超音波走査面を互いに異ならせて接触させる。そして、制御部22から送受信部70に制御指令が出力されると、第1の実施形態と同様に、超音波プローブ78、送受信部70、DSC74により患部の超音波像が取得される。また、制御部22から送受信部72に指令が出力されると、超音波プローブ80、送受信部72、DSC76により患部の超音波像が取得される。DSC74、76から出力される各超音波像は、画像合成部82により合成された後、表示部20の画面上に並べて表示される。表示された各超音波像は、同一患部を異なる方向から撮像したものとなる。このような送受信部70の系統と送受信部72の系統が、制御部22により時分割に切り替えて制御される。この制御についてDSC74、76から見たタイムチャートを図9Bに示す。要するに、制御部22が、送受信部70の系統と送受信部72の系統の駆動を調停して、送受信部70と送受信部72の動作が重ならないようにする。
As shown in FIG. 9A, the ultrasonic emission surfaces of the
本実施形態によれば、患部を異なる方向から超音波像を撮像することができる。これにより、例えば、被検体にクライオプローブを刺入して患部を経皮的に凍結治療する場合、超音波プローブ78により患部表面の超音波像を撮像しつつ、超音波プローブ80により患部の裏側の超音波像を撮像することができる。したがって、患部表面が凍結したときでも、患部全体の治療具合(例えば、凍結状態)を確認できる。
According to the present embodiment, it is possible to take an ultrasonic image of the affected area from different directions. Thereby, for example, when a cryoprobe is inserted into a subject and the affected area is percutaneously frozen and treated, an ultrasonic image of the surface of the affected area is picked up by the
また、被検体にクライオプローブを刺入するとき、クライオプローブの刺入方向が超音波プローブ78の超音波走査面に直交する場合でも、超音波プローブ80によりクライオプローブを他の方向から撮像できるため、クライオプローブの刺入過程を表示させることができる。
Further, when the cryoprobe is inserted into the subject, even if the insertion direction of the cryoprobe is orthogonal to the ultrasonic scanning surface of the
また、時分割に切り替えるタイミングについては制御部22により適宜変更すればよいが、分割する各時相を短縮して高速に切り替えることが望ましい。これにより、同一画面に表示された各超音波像は、患部を異なる方向からほぼ同一時に撮像したものになるので、患部の診断が容易になる。
The timing for switching to time division may be appropriately changed by the
図10は、本実施形態の超音波撮像装置の他の例である。図10に示すように、超音波撮像装置Aと超音波撮像装置Bの2系統により超音波像を撮像してもよい。超音波撮像装置Aは、超音波プローブ78、送受信部70、DSC74、表示部84を備えている。同様に、超音波撮像装置Bは、超音波プローブ80、送受信部72、DSC76、表示部86などを備えている。そして、図9の場合と同様に、制御部22により超音波撮像装置Aと超音波撮像装置Bが時分割に交互に切り替えて制御される。
FIG. 10 is another example of the ultrasonic imaging apparatus of the present embodiment. As illustrated in FIG. 10, an ultrasonic image may be captured by two systems of the ultrasonic imaging apparatus A and the ultrasonic imaging apparatus B. The ultrasonic imaging apparatus A includes an
図9及び図10の超音波撮像装置では、2つの超音波プローブを用いた例を説明したが、超音波プローブを複数用いてもよい。また、複数の超音波プローブを用いるときでも、制御部の指令に応じて各部を時分割に制御すれば、送受信部やDSCおよび表示部などのそれぞれについて複数設けなくてもよい。 Although the example using two ultrasonic probes has been described in the ultrasonic imaging apparatus of FIGS. 9 and 10, a plurality of ultrasonic probes may be used. Even when a plurality of ultrasonic probes are used, a plurality of transmission / reception units, DSCs, and display units may not be provided as long as each unit is controlled in a time-sharing manner according to a command from the control unit.
10 超音波プローブ
12 送受信部
16 超音波像処理部
20 表示部
26 探触子
28、29 穿刺針
30 ガイド穴
32 穿刺針ガイド部材
34 支持アーム
36 回動軸
42 ガイド穴
62 マーカ像処理部
64 ドプラ偏位検出部
66 画像合成部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記探触子は、前記支持アームのアーム軸を前記振動子の配列方向に平行にかつ前記配列方向に直交する前記振動子幅内に位置させるとともに、前記探触子の超音波走査面を前記支持アームの回動軸に平行にして前記支持アームに保持され、
前記支持アームは、前記回動軸を前記ガイド穴の穴軸に平行にして前記穿刺針ガイド部材に支持されてなる超音波プローブ。 A probe having a plurality of transducers for transmitting and receiving ultrasonic waves to and from the subject, a puncture needle guide member having a guide hole for inserting a puncture needle to be inserted into the subject, and the probe And a support arm that rotatably supports the puncture needle guide member,
The probe positions the arm axis of the support arm within the transducer width parallel to and orthogonal to the arrangement direction of the transducers, and the ultrasonic scanning surface of the probe Held by the support arm parallel to the pivot axis of the support arm,
The support arm is an ultrasonic probe which is supported by the puncture needle guide member with the rotation axis parallel to the hole axis of the guide hole.
前記被検体の生体組織を凍結させる穿刺針を前記被検体に刺入する際、前記送受信部から出力される反射エコー信号のドプラ偏位を検出し、該ドプラ偏位に基づいて前記穿刺針に対応したマーカ像を再構成するマーカ像処理部を有し、前記マーカ像を前記超音波像に重ねて表示させることを特徴とする超音波撮像装置。 An ultrasonic probe that transmits and receives ultrasonic waves to and from the subject, a transmission / reception unit that supplies a drive signal to the ultrasonic probe and receives a reflected echo signal output from the ultrasonic probe, and an output from the transmission / reception unit An ultrasonic image processing unit that reconstructs an ultrasonic image based on the reflected echo signal, and a display unit on which the ultrasonic image is displayed,
When a puncture needle for freezing the biological tissue of the subject is inserted into the subject, a Doppler deviation of a reflected echo signal output from the transmission / reception unit is detected, and the puncture needle is applied to the puncture needle based on the Doppler deviation. An ultrasonic imaging apparatus, comprising: a marker image processing unit that reconstructs a corresponding marker image, and displaying the marker image superimposed on the ultrasonic image.
An ultrasonic probe that transmits and receives ultrasonic waves to and from the subject, a transmission / reception unit that supplies a drive signal to the ultrasonic probe and receives a reflected echo signal output from the ultrasonic probe, and an output from the transmission / reception unit An ultrasonic image processing unit for reconstructing an ultrasonic image based on the reflected echo signal to be displayed, and a display unit for displaying the ultrasonic image, wherein a plurality of the ultrasonic probes are arranged, and each of the ultrasonic probes An ultrasonic imaging apparatus, wherein each ultrasonic probe is switched to time division and driven while different ultrasonic scanning planes are used.
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