JP2008000214A - 超音波診断装置および超音波診断画像表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】穿刺針などの挿入部材を被検体に挿入する場合において高精度に挿入動作をオペレータが実施することが容易であって、診断効率を向上可能とする。
【解決手段】被検体において穿刺針Ｎが挿入される３次元領域について生成された超音波診断画像を表示する際には、その３次元領域において穿刺針Ｎが挿入される挿入方向が垂線になる断層面についての断層画像を、その超音波診断画像として生成し、表示する。
【選択図】図６

Description

本発明は、超音波診断装置および超音波診断画像表示方法に関し、特に、被検体において穿刺針などの挿入部材が挿入される３次元領域について超音波診断画像を生成し、その生成した超音波診断画像を表示する超音波診断装置および超音波診断画像表示方法に関する。

超音波診断装置は、超音波を被検体の３次元領域に送信し、その被検体の３次元領域において反射される超音波を受信するスキャンを実施ことによって得られるエコー信号に基づいて、その３次元領域における断層面についての断層画像を生成して表示面に表示する。この超音波診断装置は、そのスキャンに対してリアルタイムに断層画像を表示できるため、特に、胎児検診や心臓検診などの医療分野において多く利用されている。

超音波診断装置は、表示モードとして、Ｂモード、Ｍモード、ドプラ（ｄｏｐｐｌｅｒ）モードなど様々なモードがある。Ｂモードは、被検体をスキャンした時に得られるエコー信号の強度を輝度変調することでＢモード画像を生成して表示を行うモードであり、たとえば、臓器を撮影する際に用いられる。Ｍモードは、Ｂモード画像における１音線を時系列に表示するモードであり、たとえば、心臓の弁など動きのある臓器の動きを撮影する際に用いられる。また、ドプラモードは、超音波が移動体により反射される時に、その移動体の移動速度に比例してエコー信号の周波数が偏移するドプラ効果を利用するモードであって、たとえば、血流の移動速度などの情報を画像化し、Ｂモード画像に重ねて表示される。

この超音波診断装置は、上述したように、リアルタイムに任意の断層面の断層画像を生成することができるため、穿刺を実施する際のモニター手段として利用されている。たとえば、穿刺針を用いて腫瘍細胞の一部を採取する場合においては、超音波診断画像を観察しながら、その穿刺針を被検体に挿入することが実施されている。この場合には、穿刺プローブと呼ばれるものが使用されている。この穿刺プローブとしては、バイオプシー（ＢｉｏＰｓｙ）タイプやアダプタータイプなどがあり、たとえば、貫通孔から穿刺針を挿入することによって、穿刺が実施される（特許文献１，特許文献２，特許文献３参照）。

特開２００４−１２９９７６号公報 特開２００４−２９８４７６号公報 特開平１０−５７３７６号公報

穿刺を実施する際においては、穿刺針をスキャン断面に対応するように挿入する必要がある。しかしながら、穿刺針をスキャン断面に対応するように挿入することは困難であるため、被検体内において腫瘍などの穿刺対象物を高精度に穿刺することが困難な場合があった。このため、穿刺を効率よく実施することが容易ではなかった。

以上のように、穿刺針などの挿入部材を被検体に挿入する場合には、高精度に挿入動作をオペレータが実施することが困難であったために、診断効率が低下する場合があった。

したがって、本発明の目的は、挿入部材を被検体に挿入する場合において高精度な挿入動作をオペレータが実施することが容易であって、診断効率を向上可能な超音波診断装置および超音波診断画像表示方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の超音波診断装置は、被検体において挿入部材が挿入される３次元領域について生成された超音波診断画像を表示する超音波診断装置であって、前記３次元領域に超音波を送信し、前記３次元領域において反射される超音波を受信するスキャンを実施することによってエコー信号を取得するスキャン部と、前記スキャン部が前記スキャンを実施することによって取得された前記エコー信号に基づいて前記超音波診断画像を生成する画像生成部と、前記画像生成部によって生成された前記超音波診断画像を表示面に表示する表示部とを有し、前記画像生成部は、前記３次元領域において前記挿入部材が挿入される挿入方向が垂線になる断層面についての断層画像を、前記超音波診断画像として生成する。

上記目的を達成するために、本発明の超音波診断画像表示方法は、被検体において挿入部材が挿入される３次元領域について生成された超音波診断画像を表示する超音波診断画像表示方法であって、前記３次元領域に超音波を送信し、前記３次元領域において反射される超音波を受信するスキャンが実施されることによって生成されたエコー信号に基づいて前記超音波診断画像を生成する超音波診断画像生成ステップと、前記超音波診断画像生成ステップによって生成された前記超音波診断画像を表示面に表示する表示ステップとを有し、前記超音波診断画像生成ステップにおいては、前記３次元領域において前記挿入部材が挿入される挿入方向が垂線になる断層面についての断層画像を、前記超音波診断画像として生成する。

本発明によれば、挿入部材を被検体に挿入する場合において高精度に挿入動作をオペレータが実施することが容易であって、診断効率を向上可能な超音波診断装置および超音波診断画像表示方法を提供することができる。

＜実施形態１＞
（装置）
本発明にかかる実施形態１の超音波診断装置１について説明する。

図１は、本発明にかかる実施形態１において、超音波診断装置１の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施形態の超音波診断装置１は、超音波プローブ３１と、操作コンソール３２と、表示部４１とを有し、被検体において挿入部材として穿刺針Ｎが挿入される３次元領域について超音波診断画像を生成し、その生成した超音波診断画像を表示する。各部について、順次、説明する。

まず、超音波プローブ３１について説明する。

超音波プローブ３１は、複数の超音波振動子（図示なし）を含む。この超音波振動子は、たとえば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）セラミックスなどの圧電材料を用いて構成されており、電気信号を音波に変換して送信すると共に、受信した音波を電気信号に変換して、エコー信号として出力する。ここでは、超音波プローブ３１は、操作コンソール３２において制御部３２４が出力した制御信号に基づく送受信部３２１からの駆動信号に対応するように、超音波振動子から超音波を被検体内に送信し、その超音波が送信された被検体内から反射される超音波を超音波振動子で受信するスキャンを実施することによって、エコー信号を得る。そして、そのエコー信号を送受信部３２１へ出力する。

本実施形態においては、超音波プローブ３１は、いわゆる、４Ｄプローブである。つまり、超音波プローブ３１は、複数の超音波振動子が列方向に均等に配列されており、その超音波振動子が配列された面が、被検体において撮像する３次元領域の表面に当接されて使用される。そして、列方向に並ぶ複数の超音波振動子から被検体へ順次超音波を送信するスキャンを電子方式によって実施する。そして、この電子方式でのスキャンが、被検体の３次元領域と超音波プローブ３１とが当接される面において、その超音波振動子が配列された列方向に対して直交する行方向へ、その複数の超音波振動子が機械方式によって移動され、その移動された位置において、順次、繰り返される。このようにして、超音波プローブ３１は、被検体の３次元領域に超音波を送信し、その３次元領域において反射される超音波を受信するスキャンを時間軸に沿って複数回繰り返し実施することによってエコー信号を生成し、ボリュームデータが時間軸に対応するように取得される。

図２は、本発明にかかる実施形態１において、超音波プローブ３１を示す側面図である。

図２に示すように、本実施形態の超音波プローブ３１は、穿刺用治具３１１が取り付けられる。穿刺用治具３１１は、図２に示すように、穿刺針Ｎが挿入される貫通孔３１２が形成されており、その貫通孔３１２に沿って穿刺針Ｎが移動され、被検体へ挿入される距離を測定する挿入距離測定部３１３が設けられている。たとえば、挿入距離測定部３１３は、穿刺針Ｎに接触するローラを含むロータリエンコーダを有し、そのローラが穿刺針Ｎの移動によって回転した回転数を、被検体へ挿入された距離として、後述する位置情報出力部３２６に入力する。なお、挿入距離測定部３１３として、光学センサを含み、穿刺針Ｎに設けられた目盛りを光学センサで読み取り、カウントすることで、被検体へ挿入される距離を測定するように構成してもよい。また、その他に、磁気センサを穿刺針に取り付け、穿刺針の動きを検出し、その検出結果から穿刺針の挿入量を測定するような構成であってもよい。

操作コンソール３２について説明する。

操作コンソール３２は、図１に示すように、送受信部３２１と、画像生成部３２２と、記憶部３２３と、制御部３２４と、操作部３２５と、位置情報出力部３２６とを有する。操作コンソール３２は、各部がデータ処理装置を含み、各種データの処理を実施する。操作コンソール３２の各部について順次説明する。

送受信部３２１は、超音波プローブ３１に超音波を送受信させる送受信回路を含み、制御部３２４からの制御信号に基づいて、超音波プローブ３１に超音波振動子から被検体へ超音波を送信させ、その被検体から反射される超音波を超音波振動子で受信させることによりエコー信号を生成させる。たとえば、送受信部３２１は、被検体に対して超音波ビームを移動させてスキャンするように、超音波プローブ３１における複数の超音波振動子の位置を切り替えて駆動することによって、エコー信号を取得し、そのエコー信号に増幅、遅延、加算などの処理を実施して、画像生成部３２２に出力する。

画像生成部３２２は、超音波プローブ３１により得られたエコー信号に基づいて、被検体においてスキャンが実施された領域についての超音波診断画像を生成する。画像生成部３２２は、操作部３２５に入力された指令に対応するように制御部３２４により制御され、被検体においてスキャンが実施された領域に含まれる断層面についての断層画像を、たとえば、Ｂモード画像、ドップラ画像として生成する。具体的には、画像生成部３２２は、対数増幅器、包絡線検波器を含み、送受信部３２１が出力するエコー信号を対数増幅した後に包絡線を検波する。その後、そのデータに対して所定のデータ処理を施すことによって、音線上のそれぞれの反射点からのエコーの強度を算出した後に、その強度を輝度値に変換して、Ｂモード画像を生成する。また、画像生成部３２２は、直交検波器，ドップラパワー演算器を含み、送受信部３２１が出力するエコー信号を直交検波した後に、ＭＴＩ処理を実行し、直交検波された同相成分と直交成分とを演算することでドップラパワー値を求め、ドップラ画像を生成する。そして、画像生成部３２２は、記憶部３２３に接続されており、前述のようにして生成した断層画像を記憶部３２３に出力する。

本実施形態においては、画像生成部３２２は、スキャンが実施されることによって被検体の３次元領域について取得されたボリュームデータに基づいて、超音波診断画像を生成する。ここでは、画像生成部３２２は、穿刺針Ｎの挿入に対してリアルタイムになるように、超音波診断画像を順次生成する。

具体的には、画像生成部３２２は、その被検体の３次元領域において穿刺針Ｎが挿入される挿入方向が垂線になる断層面についての断層画像を、その超音波診断画像として生成する。詳細については後述するが、画像生成部３２２は、位置情報出力部３２６によって出力される穿刺針Ｎの先端位置についての情報に基づいて、その３次元領域にて穿刺針Ｎが挿入された挿入方向に並ぶ断層面において穿刺針Ｎが位置する部分に対応する第１の断層面を特定し、その特定した第１の断層面についての断層画像を、第１の断層画像として生成する。すなわち、第１の断層面に対応するデータをボリュームデータから選択することによってＭＰＲ画像を生成し、その生成したＭＰＲ画像を第１の断層画像とする。また、ここでは、画像生成部３２２は、位置情報出力部３２６によって出力される穿刺針Ｎの先端位置についての情報に基づいて、その第１の断層面において穿刺針Ｎが位置する部分を特定した後に、その第１の断層画像において特定された部分に対応する画素領域に、その穿刺針Ｎの位置を示す第１の挿入位置画像を合成する。

また、これと共に、画像生成部３２２は、位置情報出力部３２６によって出力される穿刺針Ｎの先端位置についての情報に基づいて、その３次元領域にて穿刺針Ｎが挿入された挿入方向に並ぶ断層面において、その挿入方向にて第１の断層面に並ぶ第２の断層面についての第２の断層画像を、その断層画像として生成する。たとえば、画像生成部３２２は、位置情報出力部３２６によって出力される穿刺針Ｎの先端位置についての情報に基づいて、その３次元領域にて挿入方向に並ぶ断層面において、穿刺針Ｎが挿入される進行方向にて第１の断層面に並ぶ面を、その第２の断層面とし、第２の断層画像を生成する。すなわち、第２の断層面に対応するデータをボリュームデータから選択することによってＭＰＲ画像を生成し、その生成したＭＰＲ画像を第２の断層画像とする。また、ここでは、画像生成部３２２は、位置情報出力部３２６によって出力される穿刺針Ｎの先端位置についての情報に基づいて、その第２の断層面において穿刺針Ｎが挿入される進行方向にて穿刺針Ｎの先端位置に対応する部分を特定した後に、その第２の断層画像において、その特定された部分に対応する画素領域に、穿刺針Ｎの位置を示す第２の挿入位置画像を合成する。

また、画像生成部３２２は、その被検体の３次元領域にて穿刺針Ｎが挿入される挿入方向に並ぶ断層面において、予め設定された穿刺針Ｎが挿入される位置に対応する部分を特定した後に、その第１の断層画像と第２の断層画像において当該特定した部分に対応する画素領域に、予め設定された穿刺針Ｎが挿入される位置をオペレータにガイドする挿入ガイド画像を合成する。

このように、画像生成部３２２は、第１の断層画像と第２の断層画像とを、断層画像として生成する。ここでは、後述する制御部３２４に含まれる断層面間距離設定部３２４ａによって設定された断層面の間の距離に対応するように、第１の断層画像と第２の断層画像とを生成する。

また、この他に、画像生成部３２２は、その被検体の３次元領域において穿刺針Ｎが挿入される面であって、その挿入方向に沿った断層面についての挿入断層画像を、その超音波診断画像として生成する。また、ここでは、被検体の３次元領域において穿刺針Ｎが挿入される面であって、その挿入方向に沿った断層面にて、予め設定された穿刺針Ｎが挿入される位置に対応する部分を特定した後に、その挿入断層画像において当該特定した部分に対応する画素領域に、予め設定された穿刺針Ｎが挿入される位置をオペレータにガイドする挿入ガイド画像を合成する。

記憶部３２３は、たとえば、シネメモリとＨＤＤとを含むように構成されており、画像生成部３２２により生成された超音波診断画像の画像データを記憶する。記憶部３２３は、画像生成部３２２と接続されており、制御部３２４からの指令に基づいて、画像生成部３２２によって生成された複数の断層画像を、複数フレームからなる動画像としてシネメモリで一時的に記憶する。その後、その動画像をシネメモリからＨＤＤに出力し記憶させる。たとえば、記憶部３２３は、シネメモリに２分間分のフレームからなる動画像を記憶し、その２分間分のフレームの動画像をＨＤＤに出力して記憶させる。また、記憶部３２３のシネメモリは、表示部４１に接続されており、シネメモリが記憶した各フレームの断層画像のデータが表示部４１にリアルタイムに出力され、表示部４１の表示画面において表示される。そして、記憶部３２３のＨＤＤも同様に、表示部４１に接続されており、オペレータによって操作部３２５に入力される指令に基づいて、ＨＤＤが動画像として記憶した各フレームの断層画像のデータが表示部４１に出力され、表示画面で再生表示される。

制御部３２４は、たとえば、コンピュータと、そのコンピュータに所定のデータ処理を実行させるプログラムとを含み、操作部３２５からの操作信号に基づいて、各部に制御信号を与え、各部の動作を制御する。

本実施形態においては、図１に示すように、制御部３２４は、断層面間距離設定部３２４ａを有する。この断層面間距離設定部３２４ａは、被検体の３次元領域にて穿刺針Ｎが挿入された挿入方向に並ぶ断層面において、画像生成部３２２が第１の断層画像と第２の断層画像とのそれぞれを生成する断層面の間の距離を設定する。ここでは、各断層面の間の距離に関する設定値がオペレータによって操作部３２５に入力され、その入力された設定値に対応するように、断層面間距離設定部３２４ａは、制御信号を画像生成部３２２に出力する。

操作部３２５は、たとえば、キーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）、タッチパネル（ｔｏｕｃｈ ｐａｎｅｌ）、トラックボール（ｔｒａｃｋ ｂａｌｌ）、フットスイッチ（ｆｏｏｔ ｓｗｉｃｈ）、音声入力装置などの入力装置を含む。操作部３２５は、オペレータによって操作情報が入力され、その操作情報に基づいて制御部３２４に操作信号を出力する。

位置情報出力部３２６は、スキャンが実施される際に被検体の３次元領域において挿入された穿刺針Ｎの先端位置についての情報を出力する。ここでは、位置情報出力部３２６は、超音波プローブ３１に取り付けられた穿刺用治具３１１において、貫通孔３１２に沿って穿刺針Ｎが移動された際に、その穿刺針Ｎが被検体へ挿入される距離を挿入距離測定部３１３が測定した結果を受け、その挿入距離測定部３１３により測定された結果に基づいて、穿刺針Ｎの先端位置についての情報を算出し、画像生成部３２２に出力する

表示部４１について説明する。

表示部４１は、たとえば、平面な表示画面を有するＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）と、ＤＳＣ（Ｄｉｄｉｔａｌ Ｓｃａｎ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）とを含み、表示画面に画像を表示する。具体的には、表示部４１は、記憶部３２３に接続されており、制御部３２４からの指令に基づいて、記憶部３２３のシネメモリが記憶する画像のフレームのデータを、ＤＳＣが表示信号に変換し、ＬＣＤが表示面に順次表示する。また、表示部４１は、記憶部３２３のＨＤＤに接続されており、オペレータにより操作部３２５に入力される指令に基づいて、ＨＤＤが記憶した画像のデータを受けて、その画像を表示画面に表示する。

本実施形態においては、表示部４１は、穿刺針Ｎの挿入に対してリアルタイムになるように、画像生成部３２２により超音波診断画像として生成された断層画像を表示する。具体的には、表示部４１は、画像生成部３２２により断層画像として生成された第１の断層画像と第２の断層画像とを表示面において並べて表示する。

（動作）
以下より、本発明にかかる実施形態の超音波診断装置１を用いて穿刺を実施する際の動作を説明する。

図３は、本発明にかかる実施形態１において、穿刺を実施する際の動作を示すフロー図である。

図３に示すように、まず、被検体における穿刺対象物の位置を特定する（Ｓ１１）。

ここでは、超音波プローブ３１が超音波振動子から超音波を被検体の３次元領域に送信し、その超音波が送信された３次元領域にて反射される超音波を超音波振動子で受信するスキャンを実施することによって、エコー信号を生成する。そして、そのエコー信号に基づいて、たとえば、Ｂモード画像を超音波画像生成部３２２が断層画像として順次生成した後に、そのＢモード画像を表示部４１が順次表示する。そして、その表示されたＢモード画像をオペレータが観察し、被検体において存在する腫瘍などの穿刺対象物の位置を特定する。

つぎに、図３に示すように、穿刺針Ｎが挿入される面であって、その挿入方向に沿った断層面についての挿入断層画像を表示する（Ｓ２１）。

図４は、本発明にかかる実施形態１において表示される挿入断層画像を示す図である。

図４に示すように、ここでは、前述のようにして特定された穿刺対象物ＯＢＪの位置情報に基づいて、穿刺針Ｎが挿入される面であって、その挿入方向に沿った断層面を、画像生成部３２２が特定し、その断層面に対応するＭＰＲ画像をエコー信号に基づいて生成して、挿入断層画像ＭＳとする。そして、前述のようにして特定された穿刺対象物の位置情報に基づいて、被検体の３次元領域において穿刺針Ｎが挿入される面であって、その挿入方向に沿った断層面にて、予め設定された穿刺針Ｎが挿入される位置に対応する部分を特定した後に、その挿入断層画像ＭＳにおいて当該特定した部分に対応する画素領域に、予め設定された穿刺針Ｎが挿入される位置をオペレータにガイドする挿入ガイド画像ＧＳ１を合成する。つまり、被検体において穿刺針Ｎが挿入開始される点から、穿刺対象物ＯＢＪに到達される点を直線で結んだラインを、挿入ガイド画像ＧＳ１として、挿入断層画像ＭＳにて対応する位置に合成する。そして、図４に示すように、この挿入ガイド画像ＧＳ１が合成された挿入断層画像ＭＳを表示部４１が表示画面に表示する。

つぎに、穿刺針を挿入する（Ｓ３１）。

図５は、本発明にかかる実施形態１において、挿入断層画像にて穿刺針が挿入された様子を示す図である。

ここでは、図５に示すように、表示部４１の表示画面にて表示された挿入断層画像ＭＳを、オペレータが観察しながら、その挿入断層画像ＭＳに合成された挿入ガイド画像ＧＳ１に穿刺針Ｎを示す穿刺針画像ＮＩが対応するように、穿刺針Ｎを被検体に挿入する。

本実施形態においては、この挿入断層画像ＭＳの他に、その被検体の３次元領域において穿刺針Ｎが挿入される挿入方向が垂線になる断層面についての断層画像を、穿刺針Ｎの挿入に対してリアルタイムになるように、画像生成部３２２が超音波診断画像として生成する。ここでは、制御部３２４に含まれる断層面間距離設定部３２４ａによって設定された断層面の間の距離に対応するように、断層画像を生成する。そして、その断層画像を表示部４１が表示画面に表示する。

図６は、本発明にかかる実施形態１において、穿刺針Ｎが挿入される挿入方向が垂線になる断層面についての断層画像を示す図である。

ここでは、まず、穿刺針Ｎの先端位置についての情報を位置情報出力部３２６が検出する。そして、その位置情報出力部３２６によって出力される穿刺針Ｎの先端位置についての情報に基づいて、その３次元領域にて穿刺針Ｎが挿入された挿入方向に並ぶ断層面において穿刺針Ｎが位置する部分に対応する第１の断層面Ｄ１を、画像生成部３２２が特定する。たとえば、図５に示すように、穿刺針Ｎが挿入された挿入方向に並ぶ断層面において穿刺針Ｎの先端部分に位置する断層面Ｄ１１，Ｄ１２を、この第１の断層面Ｄ１として特定する。

そして、図６に示すように、この第１の断層面Ｄ１として特定した断層面Ｄ１１，Ｄ１２についての断層画像Ｉ１１，ＩＩ２を、画像生成部３２２が第１の断層画像Ｉ１として生成する。たとえば、この第１の断層面Ｄ１として特定された断層面Ｄ１１，Ｄ１２に対応するデータを、ボリュームデータから選択することによってＭＰＲ画像を生成し、その生成したＭＰＲ画像を第１の断層画像Ｉ１とする。

また、ここでは、位置情報出力部３２６によって出力される穿刺針Ｎの先端位置についての情報に基づいて、その第１の断層面Ｄ１として特定された断層面Ｄ１１，Ｄ１２において、穿刺針Ｎが位置する部分を、画像生成部３２２が特定した後に、その第１の断層画像Ｉ１として生成された断層画像Ｉ１１，ＩＩ２において、当該特定された部分に対応する画素領域に、その穿刺針Ｎの位置を示す画像ＳＳ１１，ＳＳ１２を、第１の挿入位置画像ＳＳ１としてそれぞれ合成する。

そして、この第１の断層画像Ｉ１の生成と共に、その被検体の３次元領域にて穿刺針Ｎが挿入された挿入方向に並ぶ断層面において、第１の断層面Ｄ１に並ぶ第２の断層面Ｄ２についての第２の断層画像Ｉ２を、画像生成部３２２が断層画像として生成する。たとえば、図５に示すように、被検体の３次元領域にて挿入方向に並ぶ断層面において、穿刺針Ｎが挿入される進行方向にて第１の断層面Ｄ１に並ぶ断層面Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ２３を、第２の断層面Ｄ２として、画像生成部３２２が特定する。そして、図６に示すように、第１の断層画像Ｉ１と同様にして、この第２の断層面Ｄ２として特定した断層面Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ２３についての断層画像Ｉ２１，Ｉ２２，Ｉ２３を、画像生成部３２２が第２の断層画像Ｉ２として生成する。そして、図６に示すように、第１の断層画像Ｉ１と同様にして、その第２の断層面Ｄ２として特定された断層面Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ２３において、穿刺針Ｎが挿入される進行方向にて穿刺針Ｎの先端位置に対応する部分を特定した後に、その第２の断層画像Ｉ２として生成された断層画像Ｉ２１，Ｉ２２，Ｉ２３において、その特定された部分に対応する画素領域に、穿刺針Ｎの位置を示す画像ＳＳ２１，ＳＳ２２，ＳＳ２３のそれぞれを、第２の挿入位置画像ＳＳ２として合成する。

また、図５，図６に示すように、被検体の３次元領域にて穿刺針Ｎが挿入される挿入方向に並ぶ断層面において、予め設定された、穿刺針Ｎが挿入される位置に対応する部分を特定した後に、第１の断層画像Ｉ１と第２の断層画像Ｉ２とのそれぞれにおいて当該特定した部分に対応する画素領域に、その予め設定された穿刺針Ｎが挿入される位置をオペレータにガイドする挿入ガイド画像ＧＳ１１，ＧＳ１２，ＧＳ２１，ＧＳ２２，ＧＳ２３を合成する。たとえば、同心円状な形状で示される挿入ガイド画像ＧＳ１１，ＧＳ１２，ＧＳ２１，ＧＳ２２，ＧＳ２３を合成する。

この第１の断層画像Ｉ１と第２の断層画像Ｉ２とを、位置情報出力部３２６によって出力される穿刺針Ｎの先端位置に対応するように、順次、画像生成部３２２が生成し、表示部４１が、順次、その第１の断層画像Ｉ１と第２の断層画像Ｉ２とを表示画面に表示する。ここでは、穿刺針Ｎの挿入に対してリアルタイムになるように、表示部４１が表示を実施する。たとえば、図６に示すように、表示部４１は、第１の断層画像Ｉ１と第２の断層画像Ｉ２とのそれぞれを、穿刺針Ｎが挿入される方向に対応するように、表示面において並べて表示する。

そして、表示部４１の表示画面にて表示された挿入断層画像ＭＳと共に、この第１の断層画像Ｉ１と第２の断層画像Ｉ２とのそれぞれをオペレータが観察しながら、穿刺針Ｎを被検体に挿入する動作を進行させる。

つぎに、穿刺対象物の採取を実施する（Ｓ４１）。

ここでは、穿刺針Ｎが穿刺対象物ＯＢＪに到達したことを表示画面でオペレータが確認した後に、その穿刺対象物の採取を実施する。

以上のように、本実施形態は、被検体の３次元領域において穿刺針Ｎが挿入される挿入方向が垂線になる断層面についての断層画像を、超音波診断画像として生成して表示する。ここでは、その穿刺針Ｎの先端位置についての情報に基づいて、その３次元領域にて挿入方向に並ぶ断層面において、穿刺針Ｎが位置する部分に対応する第１の断層面Ｄ１を特定し、当該特定した第１の断層面Ｄ１についての断層画像を第１の断層画像Ｉ１として生成する。また、その第１の断層面Ｄ１において穿刺針Ｎが位置する部分を特定した後に、その第１の断層画像Ｉ１において当該特定した部分に対応する画素領域に、その穿刺針Ｎの位置を示す第１の挿入位置画像ＳＳ１を合成する。この他に、その３次元領域にて挿入方向に並ぶ断層面において、穿刺針が挿入される進行方向にて第１の断層面Ｄ１に並ぶ面を、第２の断層面Ｄ２とし、その第２の断層面Ｄ２に対応する第２の断層画像Ｉ２を生成する。また、その第２の断層面Ｄ２において穿刺針が挿入される進行方向にて穿刺針の先端位置に対応する部分を特定した後に、その第２の断層画像Ｉ２において当該特定した部分に対応する画素領域に、穿刺針Ｎの位置を示す第２の挿入位置画像ＳＳ２を合成する。その後、第１の断層画像Ｉ１と第２の断層画像Ｉ２とを表示面において並べて表示する。したがって、本実施形態は、穿刺針などの挿入部材を被検体に挿入する場合に、挿入動作を容易に修正することができるために、高精度に挿入動作をオペレータが実施することが容易であるため、診断効率を向上することができる。

＜実施形態２＞
以下より、本発明にかかる実施形態２について説明する。

図７は、本発明にかかる実施形態２において、穿刺針Ｎを被検体に挿入する際に実施するスキャンの動作を模式的に示す図である。図７においては、（ａ），（ｂ），（ｃ）の順で、スキャンが実施されることを示している。

本実施形態は、穿刺針Ｎを被検体に挿入する際に実施するスキャンの動作が、実施形態１と異なることを除き、実施形態１と同様である。このため、重複する箇所については説明を省略する。

本実施形態においては、図７に示すように、操作コンソール３２に含まれる位置情報出力部３２６によって出力される穿刺針Ｎの先端位置についての情報に基づいて、その被検体の３次元領域において穿刺針Ｎの先端位置に対応する第１領域Ａ１の方が、その３次元領域において第１領域Ａ１以外の第２領域Ａ２よりも、音線密度が高くなるように、超音波プローブ３１がスキャンを実施する。具体的には、その被検体の３次元領域において穿刺針Ｎの先端位置に対応する第１領域Ａ１へ送信する超音波ビームの単位面積当たりの本数が、その３次元領域において第１領域Ａ１以外の第２領域Ａ２へ送信する超音波ビームの単位面積当たりの本数よりも多くなるように、超音波プローブ３１の超音波振動子が超音波を送信する動作を制御する。すなわち、図７（ａ）に示すように、穿刺針Ｎの挿入が開始された場合には、その被検体において穿刺針Ｎの挿入が開始された開始位置を含む領域を第１領域Ａ１とし、その第１領域Ａ１が、その３次元領域において第１領域Ａ１以外の第２領域Ａ２よりも、音線密度が高くなるように、超音波プローブ３１がスキャンを実施する。また、図７（ｂ）に示すように、穿刺針Ｎの先端が開始位置と穿刺対象物ＯＢＪとの間に到達した場合には、その被検体において穿刺針Ｎの先端が位置する部分を含む領域を第１領域Ａ１とし、その第１領域Ａ１が、その３次元領域において第１領域Ａ１以外の第２領域Ａ２よりも、音線密度が高くなるように、超音波プローブ３１がスキャンを実施する。また、図７（ｃ）に示すように、穿刺針Ｎの先端が穿刺対象物ＯＢＪに到達した場合には、その被検体において穿刺針Ｎの先端が穿刺対象物ＯＢＪに到達した部分を含む領域を第１領域Ａ１とし、その第１領域Ａ１が、その３次元領域において第１領域Ａ１以外の第２領域Ａ２よりも、音線密度が高くなるように、超音波プローブ３１がスキャンを実施する。なお、ここでは、超音波プローブ３１において超音波振動子の位置を移動させるスイープ速度を可変して、上記に対応するようにスキャンを実施しても良い。

以上のように、本実施形態は、穿刺針Ｎを被検体に挿入する際に実施するスキャンを、その被検体の３次元領域において穿刺針Ｎの先端位置に対応する第１領域の方が、その３次元領域において第１領域以外の第２領域よりも、音線密度が高くなるように実施する。このため、本実施形態は、断層画像において穿刺針Ｎの先端位置に対応する部分を高解像度で生成可能であるため、高精度に挿入動作をオペレータが調整することが容易である。よって、診断効率を向上することができる。

なお、本発明の実施に際しては、上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形形態を採用することができる。

たとえば、超音波プローブ３１に取り付けられた穿刺用治具３１１にセンサが設置され、そのセンサの検出結果に基づいて、位置情報出力部３２６が穿刺針Ｎの先端位置についての情報を算出し、画像生成部３２２に出力していたが、これに限定されない。たとえば、オペレータが穿刺針Ｎに設けられた目盛りを読み取って、操作部に入力したデータに基づいて、穿刺針Ｎの先端位置についての情報を算出して、画像生成部３２２に出力する場合であってもよい。

図１は、本発明にかかる実施形態１において、超音波診断装置１の構成を示すブロック図である。 図２は、本発明にかかる実施形態１において、超音波プローブ３１を示す側面図である。 図３は、本発明にかかる実施形態１において、穿刺を実施する際の動作を示すフロー図である。 図４は、本発明にかかる実施形態１において表示される挿入断層画像を示す図である。 図５は、本発明にかかる実施形態１において、挿入断層画像にて穿刺針が挿入された様子を示す図である。 図６は、本発明にかかる実施形態１において、穿刺針Ｎが挿入される挿入方向が垂線になる断層面についての断層画像を示す図である。 図７は、本発明にかかる実施形態２において、穿刺針Ｎを被検体に挿入する際に実施するスキャンの動作を模式的に示す図である。

符号の説明

３１…超音波プローブ、
３２…操作コンソール、
４１…表示部、
３２１…送受信部、
３２２…画像生成部、
３２３…記憶部、
３２４…制御部、
３２５…操作部

Claims (20)

1. 被検体において挿入部材が挿入される３次元領域について生成された超音波診断画像を表示する超音波診断装置であって、
   前記３次元領域に超音波を送信し、前記３次元領域において反射される超音波を受信するスキャンを実施することによってエコー信号を取得するスキャン部と、
   前記スキャン部が前記スキャンを実施することによって取得された前記エコー信号に基づいて前記超音波診断画像を生成する画像生成部と、
   前記画像生成部によって生成された前記超音波診断画像を表示面に表示する表示部と
   を有し、
   前記画像生成部は、前記３次元領域において前記挿入部材が挿入される挿入方向が垂線になる断層面についての断層画像を、前記超音波診断画像として生成する
   超音波診断装置。
2. 前記スキャンが実施される際に前記３次元領域において挿入された前記挿入部材の先端位置についての情報を出力する位置情報出力部
   を有し、
   前記画像生成部は、前記位置情報出力部によって出力される前記挿入部材の先端位置についての情報に基づいて、前記３次元領域にて前記挿入方向に並ぶ前記断層面において前記挿入部材が位置する部分に対応する第１の断層面を特定し、当該特定した第１の断層面についての前記断層画像を第１の断層画像として生成する
   請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記画像生成部は、前記位置情報出力部によって出力される前記挿入部材の先端位置についての情報に基づいて、前記第１の断層面において前記挿入部材が位置する部分を特定した後に、前記第１の断層画像において当該特定した部分に対応する画素領域に、前記挿入部材の位置を示す第１の挿入位置画像を合成する
   請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記画像生成部は、前記位置情報出力部によって出力される前記挿入部材の先端位置についての情報に基づいて、前記３次元領域にて前記挿入方向に並ぶ前記断層面において、前記挿入方向にて前記第１の断層面に並ぶ第２の断層面についての第２の断層画像を、前記断層画像として生成する
   請求項２または３に記載の超音波診断装置。
5. 前記画像生成部は、前記位置情報出力部によって出力される前記挿入部材の先端位置についての情報に基づいて、前記３次元領域にて前記挿入方向に並ぶ前記断層面において、前記挿入部材が挿入される進行方向にて前記第１の断層面に並ぶ面を、前記第２の断層面として前記第２の断層画像を生成する
   請求項４に記載の超音波診断装置。
6. 前記画像生成部は、前記位置情報出力部によって出力される前記挿入部材の先端位置についての情報に基づいて、前記第２の断層面において前記挿入部材が挿入される進行方向にて前記挿入部材の先端位置に対応する部分を特定した後に、前記第２の断層画像において当該特定した部分に対応する画素領域に、前記挿入部材の位置を示す第２の挿入位置画像を合成する
   請求項４または５に記載の超音波診断装置。
7. 前記表示部は、前記第１の断層画像と前記第２の断層画像とを前記表示面において並べて表示する
   請求項４から６のいずれかに記載の超音波診断装置。
8. 前記断層面の間の距離を設定する断層面間距離設定部
   を有し、
   前記画像生成部は、前記断層面間距離設定部によって設定された前記断層面の間の距離に対応するように、前記第１の断層画像と前記第２の断層画像とを生成する
   請求項４から７のいずれかに記載の超音波診断装置。
9. 前記スキャン部は、前記位置情報出力部によって出力される前記挿入部材の先端位置についての情報に基づいて、前記３次元領域において前記挿入部材の先端位置に対応する第１領域の方が、前記３次元領域において前記第１領域以外の第２領域よりも、音線密度が高くなるように、前記スキャンを実施する
   請求項１から８のいずれかに記載の超音波診断装置。
10. 前記挿入部材が穿刺針である
    請求項１から９のいずれかに記載の超音波診断装置。
11. 被検体において挿入部材が挿入される３次元領域について生成された超音波診断画像を表示する超音波診断画像表示方法であって、
    前記３次元領域に超音波を送信し、前記３次元領域において反射される超音波を受信するスキャンが実施されることによって生成されたエコー信号に基づいて前記超音波診断画像を生成する超音波診断画像生成ステップと、
    前記超音波診断画像生成ステップによって生成された前記超音波診断画像を表示面に表示する表示ステップと
    を有し、
    前記超音波診断画像生成ステップにおいては、前記３次元領域において前記挿入部材が挿入される挿入方向が垂線になる断層面についての断層画像を、前記超音波診断画像として生成する
    超音波診断画像表示方法。
12. 前記超音波診断画像生成ステップにおいては、前記スキャンが実施される際における前記挿入部材の先端位置についての情報に基づいて、前記３次元領域にて前記挿入方向に並ぶ前記断層面において前記挿入部材が位置する部分に対応する第１の断層面を特定し、当該特定した第１の断層面についての前記断層画像を第１の断層画像として生成する
    請求項１１に記載の超音波診断画像表示方法。
13. 前記超音波診断画像生成ステップにおいては、前記スキャンが実施される際における前記挿入部材の先端位置についての情報に基づいて、前記第１の断層面において前記挿入部材が位置する部分を特定した後に、前記第１の断層画像において当該特定した部分に対応する画素領域に、前記挿入部材の位置を示す第１の挿入位置画像を合成する
    請求項１２に記載の超音波診断画像表示方法。
14. 前記超音波診断画像生成ステップにおいては、前記スキャンが実施される際における前記挿入部材の先端位置についての情報に基づいて、前記３次元領域にて前記挿入方向に並ぶ前記断層面において、前記挿入方向にて前記第１の断層面に並ぶ第２の断層面についての第２の断層画像を、前記断層画像として生成する
    請求項１２または１３に記載の超音波診断画像表示方法。
15. 前記超音波診断画像生成ステップにおいては、前記スキャンが実施される際における前記挿入部材の先端位置についての情報に基づいて、前記３次元領域にて前記挿入方向に並ぶ前記断層面において、前記挿入部材が挿入される進行方向にて前記第１の断層面に並ぶ面を、前記第２の断層面として前記第２の断層画像を生成する
    請求項１４に記載の超音波診断画像表示方法。
16. 前記超音波診断画像生成ステップにおいては、前記スキャンが実施される際における前記挿入部材の先端位置についての情報に基づいて、前記第２の断層面において前記挿入部材が挿入される進行方向にて前記挿入部材の先端位置に対応する部分を特定した後に、前記第２の断層画像において当該特定した部分に対応する画素領域に、前記挿入部材の位置を示す第２の挿入位置画像を合成する
    請求項１４または１５に記載の超音波診断画像表示方法。
17. 前記表示ステップにおいては、前記第１の断層画像と前記第２の断層画像とを前記表示面において並べて表示する
    請求項１４から１６のいずれかに記載の超音波診断画像表示方法。
18. 前記断層面の間の距離を設定する断層面間距離設定ステップ
    を有し、
    前記画像生成部ステップにおいては、前記断層面間距離設定ステップ部において設定された前記断層面の間の距離に対応するように、前記第１の断層画像と前記第２の断層画像とを生成する
    請求項１４から１７のいずれかに記載の超音波診断画像表示方法。
19. 前記スキャンは、前記スキャンが実施される際における前記挿入部材の先端位置についての情報に基づいて、前記３次元領域において前記挿入部材の先端位置に対応する第１領域の方が、前記３次元領域において前記第１領域以外の第２領域よりも、音線密度が高くなるように実施される
    請求項１１から１８のいずれかに記載の超音波診断画像表示方法。
20. 前記挿入部材が穿刺針である
    請求項１１から１９のいずれかに記載の超音波診断画像表示方法。
    

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