JP2007215921A - 超音波診断装置及び超音波プローブ - Google Patents

Abstract

【課題】 解像度に優れた穿刺対象部位の画像データと体表面近傍における穿刺針の表示を可能にする超音波プローブ及び超音波診断装置の提供。
【解決手段】 超音波プローブ１は、当該患者の穿刺対象部位１５２の画像データを収集するリニアアレイ型の振動素子を有した第１の変換素子部１１ａと、前記患者の体表面１５１における穿刺針１８の刺入部位やその近傍の組織情報に関する画像データを収集するリニアアレイ型の振動素子を有した第２の変換素子部１１ｂとを備えている。そして、前記第２の変換素子部１１ｂにおける超音波送受信面には所定傾斜角度のニードルガイド１７を有した厚みＤの音響カプラ１６が装着され、この音響カプラ１６の前面（即ち、音響カプラにおける超音波送受信面）と前記第１の変換素子部１１ａの超音波送受信面は略同一平面になるように配置される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、超音波診断装置及び超音波プローブに係り、特に、画像データの観察下にて穿刺針を用いた検査や治療を行なう際に用いられる超音波診断装置及び超音波プローブに関する。

超音波診断装置は、複数の電気音響変換素子（振動素子）が配列された超音波プローブを用いて患者体内の複数方向に対し超音波送受信を行ない、このとき得られた反射波に基づいて生成した画像データをモニタ上に表示するものであり、超音波プローブを体表に接触させるだけの簡単な操作で体内の２次元画像データや３次元画像データをリアルタイムで観察することができるため各種臓器の形態診断や機能診断に広く用いられている。

又、リアルタイム表示される画像データの観察下にてカテーテルや穿刺針等を用いた侵襲的な検査方法や治療方法も開発され、例えば、検査／治療部位に対する薬物の投与や細胞／組織の摘出を目的とした穿刺を２次元画像データあるいは３次元画像データの観察下にて行なうことにより検査や治療における安全性と効率を飛躍的に向上させることができる。

更に、近年では、病巣部に穿刺針を挿入し、この穿刺針の先端部から放射されるマイクロ波やラジオ波により病巣部を焼灼治療する方法も行なわれ、特にラジオ波を照射して病巣部を凝固させる、所謂、ラジオ波焼灼療法（ＲＦＡ：Radio Frequency Ablation）は、局所的な焼灼領域を簡便かつ確実に制御することが可能なため肝腫瘍等の治療法として不可欠なものになりつつある。

超音波画像データの観察下で病巣部に対して穿刺を行なう場合、穿刺針を超音波プローブの先端部に設けられた穿刺用アダプタのニードルガイドに装着し、このニードルガイドに沿って患者の病巣部に刺入することにより、病巣部に対し穿刺針を正確に刺入することが可能な超音波プローブが提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。

図８は、従来の穿刺用アダプタを備えた超音波プローブを示したものであり、図８（ａ）に示した特許文献１の超音波プローブ２０１ａは、配列された複数の振動素子を有する変換素子部２１１ａに対して着脱自在な穿刺用アダプタ２１６ａが装着され、この穿刺用アダプタ２１６ａの側面には穿刺針２１８ａの刺入をガイドするニードルガイド２１７が設けられている。そして、変換素子部２１１ａの前面を患者の体表面に接触させた状態で穿刺針２１８ａを穿刺用アダプタ２１６ａのニードルガイド２１７に沿って患者体内に刺入することにより、変換素子部２１１ａの端部近傍における体表面から病巣部に向かって刺入された穿刺針２１８ａの情報は病巣部の画像データに重畳して表示される。

一方、図８（ｂ）に示した特許文献２の超音波プローブ２０１ｂは、変換素子部２１１ｂに形成された切り欠き溝２１９に対し穿刺用アダプタ２１６ｂが着脱可能に装着され、この穿刺用アダプタ２１６ｂは、所定の刺入角度が設定された図示しないニードルガイドを有している。そして、図８（ａ）の場合と同様にして、変換素子部２１１ｂを患者の体表面に接触した状態で穿刺針２１８ｂを穿刺用アダプタ２１６ｂのニードルガイドに沿って患者に刺入することにより、穿刺針２１８ｂは、変換素子部２１１ｂの切り欠き溝２１９直下における体表表面から病巣部に向かって刺入され、この穿刺針２１８ｂの情報は病巣部の画像データに重畳して表示される。

更に、変換素子部の前面に所定の厚さを有した音響カプラを装着し、この音響カプラの側面から患者の病巣部に対して穿刺針を刺入する方法も行われている。そして、上述の各方法によれば、穿刺針の先端位置等を画像データ上で確認しながら病巣部に対して刺入することができるため、穿刺針を用いた検査や治療に対する安全性を向上させることができる。
特開２００４−１４７９８４号公報 特開２００５−３４２１０９号公報

病巣部に対する穿刺針の先端位置等を画像データ上で確認することが可能な上述の方法により穿刺針を用いた検査／治療における精度や安全性は、画像データを用いない方法と比較して大幅に向上する。

しかしながら、特許文献１に記載された超音波プローブ２０１ａの方法によれば、病巣部に刺入された穿刺針２１８ａの状態を画像データ上で確認することは可能であるが、体表面における穿刺針２１８ａの刺入部位やその近傍の組織情報（例えば、穿刺を困難にする血管や骨の有無等に関する情報）を画像データ上で観察することは不可能である。このため、穿刺針を用いた検査や治療における安全性は必ずしも十分とは言えない。

一方、特許文献２に記載された超音波プローブ２０１ｂの方法によれば、穿刺針２１８ｂの刺入部位やその近傍の組織情報の観察は特許文献１の方法と比較して改善されるが、変換素子部２１１ｂの一部を切り欠いて穿刺針２１８ｂの刺入を行なっているため、画像データの空間分解能や感度が不均一となり画質の劣化を招く。

又、変換素子部の前面に音響カプラを装着する上述の方法によれば、音響カプラの挿入による変換素子部と病巣部との距離の増大や減衰量の増大に伴って画像データの空間分解能やＳ／Ｎが低下し、更に、音響カプラ内での多重反射により画像データにアーチファクトが発生する。このため、画像データの画質は劣化し正確な検査や治療を困難にするという問題点を有していた。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、画像データの観察下にて当該患者の病巣部（以下では、穿刺対象部位と呼ぶ。）に対し穿刺針を用いた検査あるいは治療を行なう際、体表面近傍における穿刺針の刺入状態に関する良質な画像データの観察を可能とする超音波診断装置及び超音波プローブを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明の超音波プローブは、患者の体表面に接し、当該患者の複数方向に対し超音波送受信を行なって第１の画像データを収集する複数個の振動素子が配列された第１の変換素子部と、前記体表面に接した音響カプラを介し当該患者の複数方向に対し超音波送受信を行なって第２の画像データを収集する複数個の振動素子が配列された第２の変換素子部を備え、前記第２の画像データは、前記第１の画像データに隣接して収集されるように前記第１の変換素子部と前記第２の変換素子部を配置することを特徴としている。

又、請求項８に係る本発明の超音波診断装置は、患者の体表面に接し、当該患者の複数方向に対し超音波送受信を行なう複数個の振動素子が配列された第１の変換素子部と前記体表面に接した音響カプラを介し当該患者の複数方向に対し超音波送受信を行なう複数個の振動素子が配列された第２の変換素子部を有する超音波プローブと、前記第１の変換素子部及び前記第２の変換素子部の振動素子の中から送信用振動素子及び受信用振動素子を選択する素子選択手段と、選択された前記送信用振動素子を駆動して超音波の送信を行なう送信手段と、前記受信用振動素子によって得られた当該患者からの反射信号を受信する受信手段と、前記第１の変換素子部の振動素子による超音波送受信によって得られた受信信号に基づく第１の画像データと前記第２の変換素子部の振動素子による超音波送受信によって得られた受信信号に基づく第２の画像データを生成する画像データ生成手段と、前記第１の画像データと前記第２の画像データを表示する表示手段を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、当該患者の穿刺対象部位に対して穿刺針を用いた検査あるいは治療を画像データの観察下にて行なう際、体表面近傍における穿刺針の刺入状態に関する良質な画像データを観察することが可能となる。このため、穿刺針を用いた検査あるいは治療における安全性が大幅に向上する。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

以下に述べる本発明の実施例における超音波プローブの特徴は、当該患者の穿刺対象部位の画像データを収集する第１の変換素子部と、前記患者の体表面における穿刺針の刺入部位やその近傍の組織情報に関する画像データを収集する第２の変換素子部とを備えていることにある。そして、第２の変換素子部における超音波送受信面には、所定傾斜角度のニードルガイドを有した音響カプラが装着され、この音響カプラの前面（即ち、音響カプラにおける超音波送受信面）と前記第１の変換素子部の超音波送受信面とが略同一平面上になるように第１の変換素子部と第２の変換素子部及び音響カプラは配置されている。

（超音波診断装置及び超音波プローブの構成）
本実施例における超音波診断装置の構成につき図１乃至図６を用いて説明する。尚、図１は、超音波診断装置の全体構成を示すブロック図であり、図２は、この超音波診断装置が備えた超音波プローブの構成を示す図である。又、図３は、前記超音波プローブを構成する変換素子部の構造を示す図であり、図４は、上述の超音波診断装置における送受信部及び受信信号処理部の具体的な構成を示すブロック図である。

図１に示した本実施例の超音波診断装置１００は、当該患者の穿刺対象部位１５２の画像データと穿刺針１８の体表面１５１における刺入部位及びその近傍の画像データを収集する超音波プローブ１と、この超音波プローブ１の第１の変換素子部１１ａあるいは第２の変換素子部１１ｂが有する複数の振動素子の中から所定方向の超音波送受信に使用する振動素子を選択する素子選択部２と、素子選択部２が選択した送信用の振動素子に駆動信号を供給し、更に、素子選択部２が選択した受信用の振動素子によって得られた複数チャンネルの受信信号を整相加算する送受信部３と、整相加算後の受信信号を信号処理してＢモードデータを生成する受信信号処理部４と、このＢモードデータを超音波送受信方向に対応させて保存しＢモード画像データを生成する画像データ生成部５を備えている。

更に、超音波診断装置１００は、画像データ生成部５が生成したＢモード画像データを所定の表示フォーマットに変換してモニタに表示する表示部６と、患者情報の入力や画像データ収集条件の設定、更には、表示方法の選択等を行なう入力部７と、上述の各ユニットを統括的に制御するシステム制御部８を備えている。

図２に示した超音波プローブ１におけるプローブケース１４の先端部には、穿刺対象部位１５２の画像データを収集するＭ１個（例えば、Ｍ１＝１６０）の振動素子を有した第１の変換素子部１１ａと、体表面１５１における穿刺針１８の刺入部位やその近傍の画像データを収集するＭ２個（例えば、Ｍ２＝３０）の振動素子を有した第２の変換素子部１１ｂが設けられ、夫々の変換素子部における複数の振動素子に接続されたＭ１チャンネルの信号線１２ａ及びＭ２チャンネルの信号線１２ｂの各々は、信号ケーブル１３として纏められ素子選択部２に接続されている。そして、プローブケース１４の内部に充填された充填剤１５により上述の信号線１２ａ及び信号線１２ｂや信号ケーブル１３は好適な位置に固定されている。

第２の変換素子部１１ｂの超音波送受信面は、第１の変換素子部１１ａの超音波送受信面に対しオフセットＤ（例えば、Ｄ＝１ｃｍ）を有して配置され、この第２の変換素子部１１ｂの超音波送受信面には厚さＤの音響カプラ１６が装着されている。即ち、音響カプラ１６は、その超音波送受信面（即ち、体表接触面）が第１の変換素子部１１ａの超音波送受信面に対し略同一平面上に位置するように第２の変換素子部１１ｂに装着されており、第１の変換素子部１１ａは、患者の体表面１５１に直接接触して超音波送受信を行ない、第２の変換素子部１１ｂは、音響カプラ１６を介して前記患者に対する超音波送受信を行なう。

尚、変換素子部１１ｂの超音波送受信面に装着される音響カプラ１６として、この音響カプラ１６の内部を伝搬する超音波の減衰や多重反射を低減するために、超音波減衰率が小さく生体組織の音響インピーダンス（１．５Mrayl(kg/m^２sec)）に近い音響インピーダンスを有する材料が用いられ、例えば、０dB/mm・MHz乃至０．４dB/mm・MHzの超音波減衰率と１Mrayl乃至２Mraylの音響インピーダンスを有するブタジェンゴム等の樹脂材が好適である。

そして、この音響カプラ１６には、図２に示すように穿刺針１８の刺入方向を設定する筒状のニードルガイド１７が所定角度で設けられ、このニードルガイド１７の一方の開口部は超音波プローブ１の側面に、又、他の開口部は体表面接触部の略中央部に位置している。

即ち、穿刺針１８は、超音波プローブ１の側面よりニードルガイド１７に沿って体表面１５１に導入され、音響カプラ１６に接触した体表面１５１の略中央部より穿刺対象部位１５２に向って刺入される。このとき、体表面１５１の近傍に刺入された穿刺針１８は第２の変換素子部１１ｂを用いて画像化され、穿刺対象部位１５２及びその近傍に刺入された穿刺針１８は第１の変換素子部１１ａを用いて画像化される。

尚、超音波診断装置１００にはニードルガイド１７の傾斜角が異なる複数の音響カプラが備えられており、操作者は、これらの音響カプラの中から所望のニードルガイド傾斜角度を有する音響カプラ１６を選択して第２の変換素子部１１ｂに装着することが可能である。又、ニードルガイド１７を有しない音響カプラ１６を装着することにより広範囲の画像データを収集することも可能である。

次に、図３を用いて第１の変換素子部１１ａの構成について説明するが、第２の変換素子部１１ｂも同様にして構成されている。

図３の第１の変換素子部１１ａは、バッキング材１１１ａと、振動素子１１４ａと、整合層１１５ａと、音響レンズ１１６ａを備えている。

バッキング材１１１ａは、振動素子１１４ａを固定する支持体の機能と振動素子１１４ａの裏面から放射される不要な超音波を吸収する吸収体の機能を有しておりフェライトゴム等の材料が使用される。一方、複数個（Ｍ１個）からなる短冊状の振動素子１１４ａは、アレイ方向（Ｘ方向）に所定間隔で配列された状態でバッキング材１１１ａの表面に固定され、その後面（バッキング材側の表面）には信号側電極１１２ａが、又、前面（超音波送受信側の表面）にはアース側電極１１３ａが形成されている。

そして、信号側電極１１２ａに接続されたフレキシブルプリント板上のリード線１１８ａの各々は図２に示した信号線１２ａを介して図１の素子選択部２に接続され、アース側電極１１３ａは共通接続されて超音波診断装置１００の図示しない接地端子に接続される。

一方、整合層１１５ａは、振動素子１１４ａと生体組織との音響インピーダンス整合を行なうためのものであり、音響特性の異なる薄膜が２層あるいは３層に積層されて振動素子１１４ａの前面に装着されている。又、音響レンズ１１６ａは、振動素子１１４ａによって送受信される超音波を所定距離のスライス方向（アレイ方向と直交する方向）に対して収束するためのものであり、通常、シリコンゴム等の材料が使用される。

そして、第１の変換素子部１１ａにおける音響レンズ１１６ａの収束点は穿刺対象部位１５２に、又、図示しない第２の変換素子部１１ｂにおける音響レンズ１１６ｂの収束点は体表面１５１の近傍に位置するように夫々の形状が決定される。尚、図３では、説明を判りやすくするために整合層１１５ａが装着された振動素子１１４ａの１部に音響レンズ１１６ａが装着されている場合を示しているが、実際の音響レンズ１１６ａは、全ての振動素子１１４ａを覆うように取り付けられる。

図１に戻って、素子選択部２は、システム制御部８から供給される素子選択制御信号に基づき、第１の変換素子部１１ａが有するＭ１個の振動素子１１４ａあるいは第２の変換素子部１１ｂが有するＭ２個の振動素子１１４ｂの中から、所定方向の超音波送受信に使用するＭ３個（Ｍ３＜Ｍ１、Ｍ３＜Ｍ２）の振動素子１１４ａあるいは振動素子１１４ｂを選択する。尚、素子選択部２が行なう振動素子１１４ａの選択方法については後述する。

次に、図４に示した送受信部３は、素子選択部２において選択されたＭ３個の振動素子１１４ａあるいは１１４ｂに対して駆動信号を供給する送信部３１と、前記Ｍ３個の振動素子１１４ａあるいは１１４ｂから得られた受信信号に対して整相加算を行なう受信部３２を備えている。

送信部３１は、レートパルス発生器３１１と、送信遅延回路３１２と、駆動回路３１３を備え、レートパルス発生器３１１は、送信超音波の繰り返し周期を決定するレートパルスを生成して送信遅延回路３１２に供給する。送信遅延回路３１２は、Ｍ３チャンネルの独立な遅延回路から構成され、送信超音波を所定の深さに収束するための収束用遅延時間を前記レートパルスに与え、このレートパルスを駆動回路３１３に供給する。

駆動回路３１３は、Ｍ３チャンネルの独立な駆動回路を有し、送信遅延回路３１２から供給された前記レートパルスのタイミングに基づいて駆動信号を生成する。そして、第１の変換素子部１１ａにおけるＭ１個の振動素子１１４ａあるいは第２の変換素子部１１ｂにおけるＭ２個の振動素子１１４ｂの中から素子選択部２が選択したＭ３個の振動素子１１４ａあるいは１１４ｂを駆動し、患者体内に送信超音波を放射する。

一方、受信部３２は、Ｍ３チャンネルから構成されるプリアンプ３１、Ａ／Ｄ変換器３２２及び受信遅延回路３２３と、加算器３２４を備えており、前記Ｍ３個の振動素子１１４ａあるいは１１４ｂから供給された受信信号は、プリアンプ３２１にて増幅された後Ａ／Ｄ変換器３２２にてデジタル信号に変換されて受信遅延回路３２３に送られる。受信遅延回路３２３は、所定の深さからの受信超音波を収束するための収束用遅延時間をＡ／Ｄ変換器３２２から出力されたＭ３チャンネルの受信信号の各々に与え、加算器３２４は、これら受信遅延回路３２３からの受信信号を加算する。即ち、受信遅延回路３２３と加算器３２４により、所定深さ（距離）からの反射波に基づく受信信号は整相加算される。尚、本実施例では、送信に使用する振動素子数と受信に使用する振動素子数は何れもＭ３としたがこれに限定されない。

次に、受信信号処理部４は、包絡線検波器４１と対数変換器４２を備え、包絡線検波器４１は、受信部３２の加算器３２４から供給された整相加算後の受信信号を包絡線検波し、この包絡線検波信号は対数変換器４２においてその振幅が対数変換されてＢモードデータが生成される。尚、包絡線検波器４１と対数変換器４２は順序を入れ替えて構成してもよい。

再び図１に戻って、画像データ生成部５は、図示しない記憶回路と演算回路を備え、前記記憶回路は、受信信号処理部４にて生成されたＢモードデータを超音波送受信方向に対応させて順次保存しＢモード画像データを生成する。又、前記演算回路は、前記記憶回路に保存されたＢモード画像データに対し、必要に応じて輪郭強調処理やフィルタリング処理等の画像処理を行なう。

一方、表示部６は、図示しない表示データ生成回路、変換回路及びモニタを備え、前記表示データ生成回路は、画像データ生成部５において生成されたＢモード画像データに対して所定の表示方式に対応した走査変換処理を行ない、更に、入力部７やシステム制御部８から供給される患者情報等を付加して表示データを生成する。次いで、前記変換回路は、前記表示データに対してＤ／Ａ変換とテレビフォーマット変換を行ないモニタに表示する。尚、このとき前記モニタに表示される表示データの具体例については後述する。

次に、入力部７は、操作パネル上に表示パネルやキーボード、トラックボール、マウス、選択ボタン、入力ボタン等の入力デバイスを備え、患者情報の入力、画像データ収集条件の設定、表示方式の選択、更には、種々のコマンド信号の入力等を行なう。

そして、システム制御部８は、図示しないＣＰＵと記憶回路を備え、操作者によって入力部７から入力あるいは設定される上述の各種情報は前記記憶回路に保存される。そして、前記ＣＰＵは、これらの情報に基づいて、素子選択部２、送受信部３、画像データ生成部５及び表示部６の制御や装置全体の制御を統括して行なう。特に、本実施例では、素子選択部２に対する素子選択制御信号の供給と送受信部３の送信遅延回路３１２及び受信遅延回路３２３に対する遅延時間制御信号の供給を行ない、第１の素子変換部１１ａ及び第２の素子変換部１１ｂによる超音波走査を制御する。

次に、本実施例の超音波送受信に使用される振動素子の選択方法につき図５を用いて説明する。

図５は、素子選択部２による振動素子１１４ａ及び１１４ｂの選択方法を模式的に示したものであり、説明を簡単にするために送信に使用する振動素子数及び受信に使用する振動素子数は何れも４素子とした場合について示しているが、実際の場合には、更に多くの振動素子が選択される。

図５において、Ｍ１個の振動素子１１４ａ−１乃至１１４ａ−Ｍ１が直線状に配列された第１の変換素子部１１ａとＭ２個の振動素子１１４ｂ−１乃至１１４ｂ−Ｍ２が直線状に配列された第２の変換素子部１１ｂがオフセットＤで配置されている。そして、素子選択部２は、システム制御部８から供給される素子選択制御信号に基づき、先ず、第１の変換素子部１１ａにおける振動素子１１４ａ−１乃至１１４ａ−Ｍ１の中から振動素子１１４ａ−１乃至１１４ａ−４を送信用の振動素子として選択し、送受信部３の送信部３１は、選択された振動素子１１４ａ−１乃至１１４ａ−４に対し所定の遅延時間を有した駆動信号を供給して患者体内の送受信方向Ｄａ−１に対し送信超音波を放射する。

一方、受信時において、素子選択部２は、例えば、送信時と同様の振動素子１１４ａ−１乃至１１４ａ−４を受信用の振動素子として選択する。そして、送受信部３の受信部３２は、これらの振動素子１１４ａ−１乃至１１４ａ−４から得られた４チャンネルの受信信号を整相加算し、受信信号処理部４は、整相加算後の受信信号を処理してＢモードデータを生成し画像データ生成部５の記憶回路に保存する。

送受信方向Ｄａ−１に対する超音波送受信が終了したならば、素子選択部２は、振動素子１１４ａ−２乃至１１４ａ−５を送信用及び受信用の振動素子として選択する。そして、送受信部３は、振動素子１１４ａ−２乃至１１４ａ−５を用いて送受信方向Ｄａ−２に対する超音波送受信を行ない、受信信号処理部４は、得られた受信信号を処理して生成したＢモードデータを画像データ生成部５の記憶回路に保存する。以下同様にして、振動素子１１４ａ−３乃至１１４ａ−６、振動素子１１４ａ−４乃至１１４ａ−７、・・・振動素子１１４ａ−Ｍａ乃至１１４ａ−Ｍ１（Ｍａ＝Ｍ１−Ｍ３＋１）が選択されて送受信方向Ｄａ−３乃至送受信方向Ｄａ−Ｍａに対する超音波送受信が行なわれる。そして、このとき得られたＢモードデータは画像データ生成部５の記憶回路に保存されて当該患者の治療対象部位に対するＢモード画像データ（第１の画像データ）が生成される。

変換素子部１１ａを用いた第１の画像データの生成が終了したならば、同様の手順によって第２の変換素子部１１ｂを用いたＢモード画像データ（第２の画像データ）の生成が行なわれる。

即ち、素子選択部２は、第２の素子変換部１１ｂにおけるＭ２個の振動素子１１４ｂ−１乃至１１４ｂ−Ｍ２の中から振動素子１１４ｂ−１乃至１１４ｂ−４を送信用の振動素子として選択し、送受信部３の送信部３１は、選択された振動素子１１４ｂ−１乃至１１４ａ−４に対して所定の遅延時間を有した駆動信号を供給し、上述の送受信方向Ｄａ−Ｍａに隣接した送受信方向Ｄｂ−１に対し送信超音波を放射する。

一方、受信時において、素子選択部２は、送信時と同様の振動素子１１４ｂ−１乃至１１４ｂ−４を受信用の振動素子として選択する。そして、送受信部３の受信部３２は、振動素子１１４ｂ−１乃至１１４ｂ−４から得られた４チャンネルの受信信号を整相加算し、受信信号処理部４は、整相加算後の受信信号を処理してＢモードデータを生成し画像データ生成部５の記憶回路に保存する。

以下同様にして、振動素子１１４ｂ−２乃至１１４ｂ−５、振動素子１１４ｂ−３乃至１１４ｂ−６、・・・振動素子１１４ｂ−Ｍｂ乃至１１４ｂ−Ｍ２（Ｍｂ＝Ｍ２−Ｍ３＋１）が選択されて送受信方向Ｄｂ−２乃至送受信方向Ｄｂ−Ｍｂに対する超音波送受信が行なわれる。そして、このとき得られたＢモードデータは画像データ生成部５の記憶回路に保存されて体表面１５１における穿刺針１８の刺入部位とその近傍に対するＢモード画像データ（第２の画像データ）が生成される。

尚、第１の変換素子部１１ａを用いた超音波送受信においては、穿刺対象部位１５２に送信超音波が集束されるように振動素子１１４ａに対する駆動信号の送信遅延時間が設定され、第２の変換素子部１１ｂを用いた超音波送受信においては体表面１５１の近傍に送信超音波が集束されるように振動素子１１４ｂに対する駆動信号の送信遅延時間が設定されることが望ましい。

上述の手順によって第１の画像データ及び第２の画像データの収集が終了したならば、表示部６の表示データ生成回路は、第１の画像データと第２の画像データを合成し、更に、合成した画像データに患者情報等の付帯情報を付加して表示データを生成しモニタに表示する。そして、上述の手順を繰り返すことにより、穿刺対象部位１５２に関する画像データと体表面１５１の近傍における穿刺針１８の刺入部位やその近傍領域に関する画像データを同一画面上でリアルタイム表示する。

図６は、上述の手順により表示部６のモニタに表示された表示データを模式的に示したものであり、この表示データＰ０は、第１の変換素子部１１ａを用いて収集された穿刺対象部位１５２のＢモード画像データ（第１の画像データ）が表示される第１の画像データ表示領域Ｐ１と、体表面１５１における穿刺針１８の刺入部位やその近傍のＢモード画像データ（第２の画像データ）が表示される第２の画像データ表示領域Ｐ２と、患者情報等が表示される付帯情報表示領域Ｐ３等によって構成されている。即ち、穿刺対象部位１５２あるいはその近傍に刺入された穿刺針１８は、第１の画像データ表示領域Ｐ１にて観察することができ、体表面１５１やその近傍に刺入された穿刺針１８は、第２の画像データ表示領域Ｐ２において観察することができる。従って、第１の画像データと第２の画像データを、オフセットＤを考慮して並列表示することにより、当該患者の体内に刺入された穿刺針１８及び穿刺対象部位１５２を中心とした広範囲の画像データを観察することができる。

この場合、第１の変換素子部１１ａによって収集された第１の画像データ及び第２の変換素子部１１ｂによって収集された第２の画像データにニードルガイド１７の傾斜角度に基づくニードルマーカを重畳して表示することにより穿刺針１８の刺入方向を事前に確認することができる。

（変形例）
次に、本実施例の変形例につき、図７を用いて説明する。図２に示した上述の実施例では、第１の変換素子部１１ａと、この第１の変換素子部１１ａにおける振動素子１１４ａの配列に対しオフセットＤを有して略並行に配列された振動素子１１４ｂを有する第２の変換素子部１１ｂを備えた超音波プローブ１について述べたが、本変形例では、前記振動素子１１４ａの配列に対し所定角度βだけ傾斜して配列された振動素子１１４ｂｘを有する第２の素子変換部１１ｂｘが前記第１の変換素子部１１ａの端部に設けられている超音波プローブ１ｘについて述べる。

即ち、超音波プローブ１ｘは、図７に示すように、穿刺対象部位１５２に対する画像データの収集に使用するＭ１個の振動素子１１４ａを有した第１の変換素子部１１ａと、体表面１５１における穿刺針１８の刺入部位及びその近傍に対する画像データの収集に使用するＭ２個の振動素子１１４ｂｘを有した第２の変換素子部１１ｂｘがプローブケース１４の先端部に設けられ、第２の変換素子部１１ｂｘは、例えば、第１の変換素子部１１ａに対し角度βだけ傾斜した状態でその端部が第１の変換素子部１１ａの端部に接触あるいは接近して設けられている。

そして、変換素子部１１ａ及び１１ｂｘにおける複数の振動素子１１４ａ及び１１４ｂｘに接続された信号線１２ａ及び信号線１２ｂの各々は、信号ケーブル１３として纏められ素子選択部２に接続され、プローブケース１４の内部に充填された充填剤１５により上述の信号線１２ａ及び信号線１２ｂや信号ケーブル１３は固定される。

第２の変換素子部１１ｂｘの超音波送受信面には、傾斜角度βと同じ角度を有する三角柱の音響カプラ１６ｘが、その体表接触面が第１の変換素子部１１ａの超音波送受信面に対して略同一平面上になるように装着されている。そして、第１の変換素子部１１ａは、患者の体表面１５１に直接接触して超音波送受信を行ない、第２の変換素子部１１ｂｘは、音響カプラ１６ｘを介して前記患者に対する超音波送受信を行なう。そして、音響カプラ１６ｘは、穿刺針１８の刺入方向を設定する筒状のニードルガイド１７ｘを備え、このニードルガイド１７ｘの一方の開口部は超音波プローブ１ｘの側面に、又、他の開口部は体表面接触部の略中央に設定されている。

即ち、穿刺針１８は、超音波プローブ１ｘの側面よりニードルガイド１７ｘに沿って体表面１５１に導入され、音響カプラ１６ｘに接触した体表面１５１の略中央部より穿刺対象部位１５２に向って刺入される。このとき、体表面１５１の近傍に刺入された穿刺針１８は第２の変換素子部１１ｂｘを用いて画像化され、穿刺対象部位１５２及びその近傍に刺入された穿刺針１８は第１の変換素子部１１ａを用いて画像化される。

この場合、第１の変換素子部１１ａあるいは第２の変換素子部１１ｂｘにおける振動素子１１４ａ及び１１４ｂｘに対して図５に示した駆動方法（リニア走査用駆動方法）を適用した場合、これらの変換素子部１１ａ及び１１ｂｘの接合部において画像化出来ない領域が発生する。このため、例えば、第１の変換素子部１１ａの振動素子１１４ａに対する駆動信号及び受信信号の遅延時間を制御して台形走査を行なうことにより全ての領域に対し画像化が可能となる。尚、台形走査の具体例については特開平６−９０９５２号公報等に記載されているため詳細な説明は省略する。

以上述べた本発明の実施例及びその変形例によれば、体表面における穿刺針の刺入部位やその近傍に対する画像データを収集する第２の変換素子部が穿刺対象部位に対する画像データを収集する第１の変換素子部に対して独立に設けられているため、画像データの観察下にて当該患者の穿刺対象部位に対し穿刺針を用いた検査あるいは治療を行なう際、穿刺対象部位に関する良質な第１の画像データと体表面近傍における穿刺針の刺入状態に関する第２の画像データの観察を同時に行なうことが可能となる。このため、穿刺針を用いた検査あるいは治療における安全性や精度が大幅に向上する。

特に、第１の変換素子部は切り欠き溝を有していないため、均一な感度や解像度を有した第１の画像データを収集することができ、音響カプラを必要としないため、減衰量や多重反射によるアーチファクトが低減され感度と解像度に優れた第１の画像データを得ることができる。

又、上述の実施例及びその変形例における第２の変換素子部の前面には音響カプラが設けられているため、体表面近傍に対する送信超音波及び受信超音波の収束が容易となり、この領域に対しても鮮明な第２の画像データを収集することが可能となる。

更に、ニードルガイドを有しない音響カプラを第２の変換素子部に装着することにより良質な第２の画像データが収集でき、この第２の画像データと上述の第１の画像データを合成することにより広範囲な画像データを観察することができる。

一方、本実施例の変形例によれば、第２の変換素子部による超音波送受信方向と穿刺針の刺入方向とのなす角度（即ち、穿刺針に対する超音波入射角度）は、図２に示した実施例の場合と比較して大きくなるため穿刺針の表面からの反射波を感度よく受信することができ、体表面近傍に刺入された穿刺針の状態を正確に把握することが可能となる。

以上、本発明の実施例について述べてきたが、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、変形して実施することが可能である。例えば、上述の実施例及びその変形例では、Ｂモードデータに基づいて第１の画像データ及び第２の画像データを生成する場合について述べたが、カラードプラデータ等の他の超音波データに基づいて第１の画像データ及び第２の画像データを生成してもよい。

又、上述の実施例及びその変形例における第１の変換素子部１１ａ及び第２の変換素子部１１ｂ（１１ｂｘ）は、複数の振動素子１１４ａ及び１１４ｂ（１１４ｂｘ）が平面上で一列に配列された、所謂、リニアアレイ型の変換素子部について述べたが、振動素子１１４ａあるいは１１４ｂ（１１４ｂｘ）の少なくとも何れかを凸面上あるいは凹面上に配列してもよい。特に、凸面上に配列した、所謂、コンベックスアレイ型の変換素子部を上述の変形例における第１の変換素子部１１ａに用いることにより、台形走査を行なわなくても第１の画像データと第２の画像データを連続して合成することができる。

更に、上述の変形例では、第１の変換素子部１１ａによって台形走査を行なう場合について述べたが、第２の変換素子部１１ｂｘによって台形走査を行なってもよい。

又、第１の画像データ及び第２の画像データは、２次元画像データの場合について述べたが、３次元画像データであってもよい。この場合、複数の振動素子が２次元配列された第１の変換素子部１１ａ及び第２の変換素子部１１ｂが好適である。

本発明の実施例における超音波診断装置の全体構成を示すブロック図。 同実施例の超音波診断装置における超音波プローブの構成を示すブロック図。 同実施例の超音波プローブにおける変換素子部の構造を示す図。 同実施例の超音波診断装置における送受信部及び受信信号処理部の具体的な構成を示すブロック図。 同実施例の超音波送受信に使用される振動素子の選択方法を示す図。 同実施例の表示部に表示された表示データを模式的に示す図。 同実施例における超音波プローブの変形例を示す図。 従来の穿刺用アダプタを備えた超音波プローブを示す図。

符号の説明

１、１ｘ…超音波プローブ
１１ａ…変換素子部（第１の変換素子部）
１１ｂ、１１ｂｘ…変換素子部（第２の変換素子部）
１１１ａ、１１１ｂ…バッキング材
１１２ａ、１１２ｂ…信号側電極
１１３ａ、１１３ｂ…アース側電極
１１４ａ、１１４ｂ…振動素子
１１５ａ、１１５ｂ…整合層
１１６ａ、１１６ｂ…音響レンズ
１１８ａ、１１８ｂ…リード線
１２ａ、１２ｂ…信号線
１３…信号ケーブル
１４…プローブケース
１５…充填剤
１６、１６ｘ…音響カプラ
１７、１７ｘ…ニードルガイド
１８…穿刺針
２…素子選択部
３…送受信部
３１…送信部
３１１…レートパルス発生器
３１２…送信遅延回路
３１３…駆動回路
３２…受信部
３２１…プリアンプ
３２２…Ａ／Ｄ変換器
３２３…受信遅延回路
３２４…加算器
４…受信信号処理部
４１…包絡線検波器
４２…対数変換器
５…画像データ生成部
６…表示部
７…入力部
８…システム制御部
１００…超音波診断装置

Claims (9)

1. 患者の体表面に接し、当該患者の複数方向に対し超音波送受信を行なって第１の画像データを収集する複数個の振動素子が配列された第１の変換素子部と、
   前記体表面に接した音響カプラを介し当該患者の複数方向に対し超音波送受信を行なって第２の画像データを収集する複数個の振動素子が配列された第２の変換素子部を備え、
   前記第２の画像データは、前記第１の画像データに隣接して収集されるように前記第１の変換素子部と前記第２の変換素子部を配置することを特徴とする超音波プローブ。
2. 前記第１の画像データと前記第２の画像データは、当該患者の同一断面内において収集されることを特徴とする請求項１記載の超音波プローブ。
3. 前記第１の変換素子部及び前記第２の変換素子部における前記複数個の振動素子は所定間隔で直線上に配列され、前記第１の変換素子部における振動素子配列方向と前記第２の変換素子部における振動素子配列方向は略平行となることを特徴とする請求項１記載の超音波プローブ。
4. 前記第１の変換素子部及び前記第２の変換素子部における前記複数個の振動素子は所定間隔で直線上に配列され、前記第１の変換素子部の振動素子配列方向に対して所定角度傾斜した振動素子配列方向を有する前記第２の変換素子部の端部を前記第１の変換素子部の端部に接触あるいは近接して配置することを特徴とする請求項１記載の超音波プローブ。
5. 前記音響カプラは穿刺針の刺入をガイドするニードルガイドを備え、このニードルガイドに沿って当該患者に刺入された穿刺針の情報は前記第１の画像データ及び前記第２の画像データにおいて表示されることを特徴とする請求項１記載の超音波プローブ。
6. 前記第１の変換素子部は、当該患者の穿刺対象部位の情報を含む前記第１の画像データを収集し、前記第２の変換素子部は、当該患者の体表面における前記穿刺針の刺入部位近傍の情報を含む前記第２の画像データを収集することを特徴とする請求項５記載の超音波プローブ。
7. 前記第１の変換素子部及び前記第２の変換素子部はその表面に超音波を収束する音響レンズを備え、前記第１の変換素子部の音響レンズは前記穿刺対象部位近傍に超音波を収束し、前記第２の変換素子部の音響レンズは前記体表面の近傍に超音波を収束することを特徴とする請求項６記載の超音波プローブ。
8. 患者の体表面に接し、当該患者の複数方向に対し超音波送受信を行なう複数個の振動素子が配列された第１の変換素子部と前記体表面に接した音響カプラを介し当該患者の複数方向に対し超音波送受信を行なう複数個の振動素子が配列された第２の変換素子部を有する超音波プローブと、
   前記第１の変換素子部及び前記第２の変換素子部の振動素子の中から送信用振動素子及び受信用振動素子を選択する素子選択手段と、
   選択された前記送信用振動素子を駆動して超音波の送信を行なう送信手段と、
   前記受信用振動素子によって得られた当該患者からの反射信号を受信する受信手段と、
   前記第１の変換素子部の振動素子による超音波送受信によって得られた受信信号に基づく第１の画像データと前記第２の変換素子部の振動素子による超音波送受信によって得られた受信信号に基づく第２の画像データを生成する画像データ生成手段と、
   前記第１の画像データと前記第２の画像データを表示する表示手段を
   備えたことを特徴とする超音波診断装置。
9. 前記表示手段は、前記第１の画像データと前記第２の画像データを隣接させて同時表示することを特徴とする請求項８記載の超音波診断装置。

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