JP2008237788A - 超音波撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２次元配列された圧電素子アレイを有する超音波プローブを用いる場合にも、被検体内の穿刺針すべてをＢモード画像に描出して生検による被検体試料の採取および治療等を確実に行える超音波撮像装置を実現する。
【解決手段】２次元配列される圧電素子アレイ１２を用いて、浅い焦点深度位置にある患部２の生検を行う際に、被検体１に刺入された穿刺針５１が、撮像断面から厚み方向に外れＢモード画像に表示されなくなる場合に、厚み方向開口幅切換手段およびが厚み方向開口幅設定手段により、所定時間の間、超音波の送受信における厚み方向の開口幅を最大にし、厚み方向の超音波ビーム９２を厚いものとし、撮像断面内に穿刺針５１を位置させ、Ｂモード画像５３に穿刺針５１がすべて表示される様にすることとし、穿刺針５１の被検体１内での位置を確実に把握し、間違いの無い生検を行うことを実現させる。
【選択図】図８

Description

この発明は、２次元配列された圧電素子アレイ（ａｒｒａｙ）からなる超音波プローブ（ｐｒｏｂｅ）を用いてＢモード（ｍｏｄｅ）画像を取得し、このＢモード画像を観察しながら穿刺を行う超音波撮像装置に関する。

超音波撮像装置は、超音波プローブが接触された被検体位置の断層画像情報を、リアルタイム（ｒｅａｌ ｔｉｍｅ）に取得する。このリアルタイム性は、被検体に穿刺針の刺入を行う生検（ｂｉｏｐｓｙ）の際に、被検体内の穿刺針刺入位置を確認するのに適しており、超音波撮像装置を用いた穿刺針の確認が、広く行われている。

超音波撮像装置を用いた穿刺では、超音波プローブに穿刺ガイドアタッチメント（ｇｕｉｄｅ ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ）が装着され、超音波プローブの電子走査を行う方向の端部から、撮像断面に沿って穿刺針が刺入される。これにより、超音波撮像装置に表示されるＢモード画像上には、浅い深度位置から深い深度位置に渡る穿刺針の位置が、ライン（ｌｉｎｅ）状の輝線となって表示される。

一方、２次元配列された圧電素子を有する超音波プローブでは、走査方向と直交する厚み方向にも、複数の圧電素子が配列される。これにより、超音波撮像装置は、超音波を送信する際に、駆動する厚み方向の圧電素子数および圧電素子ごとの遅延時間を制御し、焦点深度および厚み方向分解能を最適なものとし、Ｂモード画像の画質向上を計る（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−３１２６７６号公報、（第１頁、第１図）

しかしながら、上記背景技術によれば、刺入された穿刺針は、Ｂモード画像に表示されにくいものとなる。すなわち、撮像断面内に刺入されるべき穿刺針は、穿刺ガイドアタッチメントの遊びおよび穿刺針の被検体内での湾曲等により、撮像断面から外れた位置に刺入されて行くことがある。そして、撮像断面から外れた穿刺針は、Ｂモード画像に表示されなくなる。

特に、２次元配列された圧電素子を有する超音波プローブでは、焦点深度が浅い場合に、厚み方向の駆動圧電素子数である開口幅を減少させる。この場合、圧電素子近傍位置では、撮像断面の厚みが薄いものとなり、厚み方向の分解能が向上する。

しかし、撮像断面を薄くすることは、刺入を行う際に穿刺針が撮像断面から外れる頻度を高くする。しかも、圧電素子が２次元配列された超音波プローブでは、厚み方向の圧電素子の数が、３〜５列程度のものが多い。この場合、駆動圧電素子数を減少させることにより、撮像断面の厚みは、１／３〜１／５程度にも減少する。これは、撮像断面内に穿刺針を刺入させることを一層難しいものにする要因となっている。

これらのことから、２次元配列された圧電素子アレイを有する超音波プローブを用いる場合にも、被検体内の穿刺針すべてをＢモード画像に描出して生検による被検体試料の採取および治療等を確実に行える超音波撮像装置をいかに実現するかが重要となる。

この発明は、上述した背景技術による課題を解決するためになされたものであり、２次元配列された圧電素子アレイを有する超音波プローブを用いる場合にも、被検体内の穿刺針すべてをＢモード画像に描出して生検による被検体試料の採取および治療等を確実に行える超音波撮像装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、第１の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、超音波の射出を行う射出方向と直交する面に、矩形状に２次元配列される圧電素子アレイを有する探触子部と、前記探触子部を用いて、前記２次元配列の一方の配列方向である走査方向および前記射出方向を含む撮像断面を有するＢモード画像情報を取得する画像取得部と、前記画像取得部に前記Ｂモード画像情報の撮像条件を入力する入力部と、前記Ｂモード画像情報を表示する表示部と、を備える超音波撮像装置であって、前記画像取得部は、前記２次元配列のもう一方の配列方向である厚み方向の前記射出を行う開口幅を切り換える厚み方向開口幅切換手段を有し、前記入力部は、前記厚み方向開口幅切換手段に前記切り換えを行う開口幅の開口幅情報を設定する厚み方向開口幅設定手段を有することを特徴とする。

この第１の観点による発明では、画像取得部は、厚み方向開口幅切換手段により、２次元配列の厚み方向で超音波の射出を行う開口幅を切り換え、入力部は、厚み方向開口幅設定手段により、厚み方向開口幅切換手段に切り換えを行う開口幅の開口幅情報を設定する。

また、第２の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１の観点に記載の超音波撮像装置において、前記開口幅情報が、前記厚み方向の最大開口幅を示す最大開口幅情報を備えることを特徴とする。

この第２の観点の発明では、厚み方向開口幅設定手段は、最大開口幅を設定し、厚み方向の超音波ビーム幅を厚くする。

また、第３の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１または２の観点に記載の超音波撮像装置において、前記探触子部が、前記走査方向の端部から、前記撮像断面に沿って穿刺針を刺入させる穿刺ガイドアタッチメントを備えることを特徴とする。

この第３の観点の発明では、超音波撮像装置を用いて生検や治療等を行う。

また、第４の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１ないし３のいずれか一つに記載の超音波撮像装置において、前記厚み方向開口幅設定手段が、前記開口幅情報を、前記厚み方向の前記射出を行う圧電素子数で指定することを特徴とする。

また、第５の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１ないし４の観点のいずれか一つに記載の超音波撮像装置において、前記画像取得部が、前記開口幅の切り換えに同期して、前記厚み方向の焦点深度位置を変化させることを特徴とする。

この第５の観点の発明では、画像取得部は、開口幅の切り換えに同期して、厚み方向の焦点深度位置を変化させ、取得されるＢモード画像の画質を最適化する。

また、第６の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１ないし５の観点のいずれか一つに記載の超音波撮像装置において、前記厚み方向開口幅切換手段が、前記撮像断面の画像を構成する一枚または複数枚のＢモード画像情報の取得ごとに前記切り換えを行うことを特徴とする。

この第６の観点の発明では、開口幅の切り換えは、一枚のＢモード画像情報の取得が行われている最中には行わない。

また、第７の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１ないし６の観点のいずれか一つに記載の超音波撮像装置において、前記厚み方向開口幅切換手段が、前記設定と同時に、初期設定された開口幅情報の開口幅から新たに設定された開口幅情報の開口幅に切り換えを行い、前記切り換えから所定時間を経過した後に、前記初期設定の開口幅情報の開口幅に再度切り換える厚み方向開口幅復元手段を備えることを特徴とする。

この第７の観点の発明では、厚み方向の開口幅を、所定時間だけ厚いものとし、厚み方向の超音波ビームを厚くして穿刺針を見やすくすることは、一時的なものとする。

また、第８の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１ないし６の観点のいずれか一つに記載の超音波撮像装置において、前記厚み方向開口幅切換手段が、前記設定と同時に、初期設定された開口幅情報の開口幅および新たに設定された開口幅情報の開口幅を、交互に繰り返し切り換えることを特徴とする。

また、第９の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第８の観点に記載の超音波撮像装置において、前記画像取得部が、前記切り換えにより、厚み方向の開口幅が異なる２つのＢモード画像情報を取得することを特徴とする。

この第９の観点の発明では、高分解能のＢモード画像情報および刺入された穿刺針が良く見えるＢモード画像情報を、時分割で共に取得する。

また、第１０の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第９の観点に記載の超音波撮像装置において、前記表示部が、前記２つのＢモード画像情報を同時に表示することを特徴とする。

この第１０の観点の発明では、厚み方向の開口幅が異なる２つのＢモード画像を並置し、画質の異なる２枚の画像から、各々有益な情報を読み取る。

本発明によれば、２次元配列された圧電素子アレイを有する超音波プローブを用いて、穿刺針のＢモード画像を取得する際に、超音波を射出する厚み方向の開口幅を、最大開口幅に切り換えることとしているので、被検体内の穿刺針全体を確実にＢモード画像として描出し、ひいては被検体の患部からの生検試料採取を確実なものとする。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる超音波撮像装置を実施するための最良の形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）

まず、本実施の形態１にかかる超音波撮像装置１００の全体構成について説明する。図１は、本実施の形態１にかかる超音波撮像装置１００の全体構成を示すブロック（ｂｌｏｃｋ）図である。超音波撮像装置１００は、探触子部１０１、送受信部１０２、Ｂモード処理部１０３、シネメモリ（ｃｉｎｅ ｍｅｍｏｒｙ）部１０４、画像表示制御部１０５、表示部１０６、入力部１０７、制御部１０８を含む。ここで、送受信部１０２、Ｂモード処理部１０３、シネメモリ部１０４、画像表示制御部１０５および制御部１０８は、画像取得部１０９をなす。

探触子部１０１は、超音波を送受信するための超音波プローブ、すなわち被検体内に超音波を射出し、被検体内から反射された超音波エコー（ｅｃｈｏ）を時系列的な音線として受信する部分と、穿刺針を刺入する部分とを含む。なお、超音波プローブは、後の詳述する様に、平面上に２次元配列された圧電素子アレイ、音響吸収材、音響整合層、音響レンズ、アナログマルチプレクサ（ａｎａｌｏｇ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）等を含む。

送受信部１０２は、探触子部１０１と同軸ケーブル（ｃａｂｌｅ）によって接続されており、探触子部１０１の圧電素子を駆動するための高電圧の電気信号を発生するパルサ（ｐｕｌｓｅｒ）および受信した反射超音波エコーの初段増幅を行う増幅器を有する。送受信部１０２は、電子フォーカスを行う為に、時間差を持って駆動される複数のパルサおよび増幅器を有する。

Ｂモード処理部１０３は、送受信部１０２で増幅された反射超音波エコー信号からＢモード画像をリアルタイムで生成するための処理を行う部分である。具体的な処理内容は、受信した反射超音波エコー信号の遅延加算処理、Ａ／Ｄ（ａｎａｌｏｇ／ｄｉｇｉｔａｌ）変換処理、変換した後のデジタル（ｄｉｇｉｔａｌ）情報を画像表示制御部１０５あるいはＢモード画像情報として後述のシネメモリ部１０４に書き込む処理等である。

シネメモリ部１０４は、画像メモリ（ｍｅｍｏｒｙ）であり、Ｂモード処理部１０３で生成されたＢモード画像情報を保存する。

画像表示制御部１０５は、Ｂモード処理部１０３で生成されたＢモード画像情報の表示フレームレート（ｆｒａｍｅ
ｒａｔｅ）変換および画像表示の形状や位置制御等を行い、表示部１０６に出力する。ここで、画像表示制御部１０５は、複数のＢモード画像情報を、表示部１０６に同時表示する制御も行う。例えば、画像表示制御部１０５は、Ｂモード処理部１０３から入力されたＢモード画像情報を、一枚の断層画像情報をなすフレームごとに表示部１０６の異なる表示領域に出力することも行う。

表示部１０６は、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）あるいはＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等からなり、Ｂモード画像の表示等を行う。

入力部１０７は、キーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）あるいはトラックボール（ｔｒａｃｋ ｂａｌｌ）等からなる。これらは、スキャン情報入力手段、並びに、厚み方向開口幅設定手段をなすもので、オペレータにより、スキャン情報、厚み方向の開口幅情報等が入力される。

制御部１０８は、入力部１０７から入力されたスキャン情報、開口幅情報および予め記憶したプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）やデータ（ｄａｔａ）に基づいて、上述した超音波撮像装置各部の動作を制御するための部分である。

図２は、探触子部１０１の外観を示す外観図である。探触子部１０１は、超音波プローブ１０、穿刺ガイドアタッチメント５０および穿刺針５１を含む。穿刺ガイドアタッチメント５０は、超音波プローブ１０の把持部に装着される。なお、穿刺ガイドアタッチメント５０は、超音波プローブ１０の把持部に脱着可能となっている。

穿刺ガイドアタッチメント５０には、穿刺針５１が装着される。穿刺針５１は、超音波プローブ１０の電子走査を行う走査方向の端部に装着され、超音波プローブ１０の射出方向および走査方向を含む撮像断面に、斜め方向から刺入される様に、超音波プローブ１０の射出方向および走査方向と直交する奥行き方向の中央部分に位置される。

図３は、超音波プローブ１０に含まれる圧電素子アレイ１２および音響吸収材１３のみを図示した構成図である。圧電素子アレイ１２の射出方向には、図示しない整合層およびゴムレンズ等が存在する。圧電素子アレイ１２は、圧電素子アレイ１２を構成する各圧電素子ごとに、図示しない、射出方向に挟み込む形状の電極およびこれら電極と後述するアナログマルチプレクサを接続するリード電極が存在する。

圧電素子アレイ１２は、射出方向と直交する平面に、矩形状に２次元配列された複数の圧電素子からなる。圧電素子は、電子走査が行われる走査方向および走査方向と直交する厚み方向に２次元配列される。図３は、厚み方向に５チャネル、走査方向に１００チャネル程度の圧電素子を配列した例である。

図４は、超音波プローブ１０、Ｂモード処理部１０３、制御部１０８および入力部１０７等の詳細を示すブロック図である。超音波プローブ１０は、圧電素子アレイ１２およびアナログマルチプレクサ（ａｎａｌｏｇ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）１１を含み、Ｂモード処理部１０３は、受信ビームフォーマ（ｂｅａｍ ｆｏｒｍｅｒ）２１、送信ビームフォーマ２２および焦点位置制御部２０を含み、制御部１０８は、スキャン制御手段３１および厚み方向開口幅切換手段３２を含み、入力部１０７は、スキャン情報入力手段４１および厚み方向開口幅設定手段４２を含む。

送信ビームフォーマ２２は、送受信部１０２のパルサを駆動するトリガ（ｔｒｉｇｇｅｒ）信号を形成する。このトリガ信号は、圧電素子から発せられる超音波が、射出方向の音線の焦点深度位置に焦点を結ぶようにされる。超音波プローブ１０は、２次元配列された圧電素子アレイであるので、送信ビームフォーマ２２には、走査方向の焦点深度位置および厚み方向の焦点深度位置が設定される。受信ビームフォーマ２１は、圧電素子で受信される反射超音波エコーが、射出方向を向き、走査方向および厚み方向に並ぶ音線上のすべての点で焦点を結ぶように動的に遅延加算し、一つの音線上の受信エコーを形成する。

焦点位置制御部２０は、超音波の送信の場合には、走査方向および厚み方向の焦点深度位置、並びに、この焦点深度位置に基づいて各音線を形成する圧電素子ごとの遅延時間を算定する。そして、焦点位置制御部２０は、スキャンを開始した際に、送信ビームフォーマ２２および受信ビームフォーマ２１の算定された遅延時間を用いて、遅延時間を変化させる。

アナログマルチプレクサ１１は、高耐電圧のアナログ電子スイッチ（ｓｗｉｔｃｈ）で、圧電素子アレイ１２の圧電素子と一対一に接続される入出力端子および送受信部１０２と一対一に接続される入出力端子を有する。アナログマルチプレクサ１１は、制御部１０８からのスキャン情報および厚み方向の開口幅情報により、圧電素子アレイ１２の圧電素子と送受信部１０２のパルサおよび増幅器との電気的な接続を選択的にオンオフする。そして、このオンオフにより、パルサと接続される圧電素子を、走査方向に順次移動して走査を行う。また、同様にパルサにより駆動される厚み方向の圧電素子数も、このオンオフにより、変化させられる。

入力部１０７は、スキャン情報入力手段４１および厚み方向開口幅設定手段４２を含む。スキャン情報入力手段４１は、キーボードあるいはトラックボール等を用いて、スキャン情報、すなわち撮像範囲、走査方向の焦点深度等の入力を行う。厚み方向開口幅設定手段４２は、キーボードあるいは押しボタン等を用いて、厚み方向の最大開口幅情報を設定する。この最大開口幅情報としては、例えば図３に示す超音波プローブ１０では、厚み方向の圧電素子数である５の数値情報の入力とすることもできる。

スキャン制御手段３１は、入力部１０７から送信されたスキャン情報に基づいて、電子走査を行う場合の制御信号を形成し、アナログマルチプレクサ１１およびＢモード処理部１０３の制御を行う。この制御では、アナログマルチプレクサ１１に対しては、電子走査を行うためのアナログ電子スイッチの選択を行い、焦点位置制御部２０に対しては、送信および受信超音波の焦点深度位置の指定が行われる。

厚み方向開口幅切換手段３２は、入力部１０７から送信された厚み方向の最大開口幅情報に基づいて、初期値としてアナログマルチプレクサ１１およびＢモード処理部１０３に設定された厚み方向の開口幅を、入力された最大開口幅およびこの開口幅に適した焦点深度位置に切り換える。

図５は、オペレータにより設定される焦点深度位置情報に合わせて自動的に決定される、初期値として設定される厚み方向の開口幅を示す説明図である。この例では、図３と同様の、厚み方向の圧電素子数が５つである超音波プローブ１０の場合を例示した。図５（Ａ）〜（Ｃ）は、圧電素子アレイ１２の厚み方向断面およびこの圧電素子断面から射出される超音波ビームの形状を模式的に示した図である。超音波ビームは、オペレータにより設定される焦点深度位置ごとに、高い画質の断層画像情報が取得される様に最適化されたものである。

図５（Ａ）は、数ｃｍの浅い位置に焦点深度位置７１を有する場合の超音波ビーム７２を図示したものである。厚み方向の送受信は、中心に位置する一つの圧電素子を用いて行われ、厚み方向の開口幅７０は、小さいものとされる。従って、焦点深度位置７１までは、超音波ビーム７２の厚み方向の厚さが薄く、高い分解能の断層画像が取得される。一方、焦点深度位置７１より深い位置では、超音波ビーム７２が大きく広がり厚み方向の分解能が急激に劣化する。

図５（Ｂ）は、６〜１０ｃｍ程度の中位の深さに焦点深度位置８１を有する場合の超音波ビーム８２を図示したものである。厚み方向の送受信は、中心近傍に位置する３つの圧電素子を用いて行われ、厚み方向の開口幅８０は中ぐらいのものとされる。従って、焦点深度位置８１までは、超音波ビーム８２の厚み方向の厚さが徐々に絞られ、焦点深度位置８１で高い分解能の断層画像が取得される。また、焦点深度位置８１より深い位置では、深くなるに従い徐々に超音波ビーム８２が広がり、厚み方向の分解能も徐々に低下する。

図５（Ｃ）は、１０〜１５ｃｍ程度の深部に焦点深度位置９１を有する場合の超音波ビーム９２を図示したものである。厚み方向の送受信は、厚み方向の５つの圧電素子すべてを用いて行われ、厚み方向の開口幅９０は、最大のものとされる。従って、超音波ビーム９２の厚み方向の幅は、浅い位置で広くなり、厚み方向の分解能が劣化するものの、深い焦点深度位置では、分解能の低下が少ない。

厚み方向開口幅切換手段３２は、図５（Ａ）、（Ｂ）に示した様な、初期設定される厚み方向の開口幅７０，８０を、図５（Ｃ）に示す最大の開口幅９０に切り換える。厚み方向開口幅切換手段３２は、この切り換えを、アナログマルチプレクサ１１およびＢモード処理部１０３に対して行う。また、この切り換えは、走査方向の電子走査が、一枚の断層画像情報を取得している最中には行われず、一枚の断層画像情報の取得を終了するタイミングで行われ、この切り換えに応じて、焦点深度位置７１，８１も、図５（Ｃ）に示された焦点深度位置９１とされる。

また、厚み方向開口幅切換手段３２は、図示しない厚み方向開口幅復元手段を有する。厚み方向開口幅復元手段は、タイマーを有し、開口幅の切り換えて数十秒程度の所定時間を経過した時に、切り換えられた厚み方向の開口幅を初期値に再設定する。これにより、厚み方向開口幅切換手段３２は、入力部１０７からの指定により、所定時間の間、超音波ビームの厚み方向の幅が厚いものとなる。なお、これに伴い表示部１０６に表示されるＢモード画像も、所定時間の間、超音波ビームの厚み方向の幅が厚いものとなる。

つぎに、本実施の形態１にかかる超音波撮像装置１００の動作について、図６を用いて説明する。図６は、本実施の形態１にかかる超音波撮像装置１００の動作を示すフローチャートである。

オペレータは、超音波プローブ１０に穿刺ガイドアタッチメント５０および穿刺針５１を装着する（ステップＳ６０１）。ここで、被検体１の内部に存在する穿刺を行う患部は、被検体１の表面から数ｃｍ程度の浅い位置にあり、オペレータが、図５（Ａ）に示す浅い焦点深度位置７１のＢモード画像を指定する場合を考える。

その後、オペレータは、表示部１０６のＢモード画像を参照しつつ、穿刺針５１の刺入を行う（ステップＳ６０２）。ここで、穿刺ガイドアタッチメント５０は、穿刺針５１を、超音波プローブ１０の走査方向端部から、図３に示す圧電素子アレイ１２の厚み方向中央に位置する圧電素子列に沿って刺入する。

そして、オペレータは、表示されるＢモード画像に穿刺針５１が描出されているかどうかを判定する（ステップＳ６０３）。ここで、図７は、被検体１に刺入された穿刺針５１の一例を示す説明図である。図７（Ａ）は、穿刺針５１を刺入しつつある被検体１に密着された超音波プローブ１０を、主要部である圧電素子アレイ１２の厚み方向断面から見た断面図である。なお、患部２は、数ｃｍ程度の浅い位置にあり、図５（Ａ）に示す浅い焦点深度位置の超音波ビームが選択されている。

図７（Ａ）には、刺入された穿刺針５１が、超音波ビーム７２の形状で図示される厚み方向の撮像断面から、外れた位置にある場合を例示している。穿刺針５１の刺入位置は、穿刺ガイドアタッチメント５０により、概ね厚み方向中央に位置する圧電素子列に沿った位置とされる。しかし、穿刺ガイドアタッチメント５０の遊びおよび被検体１の内部での穿刺針５１自体の湾曲等により、穿刺針５１は、目的とする刺入位置から位置ずれを生じる。特に、患部２が被検体１の表面から数ｃｍ程度の浅い位置にある場合には、浅い焦点深度位置７１とされ、図５（Ａ）に示すように超音波送信の開口幅７０が小さく、一つの圧電素子のみで超音波の発生を行う。従って、撮像断面を形成する厚み方向の超音波ビーム７２は、浅い深度で薄くなり、分解能の向上が計られる一方で、穿刺針５１は、撮像断面内に刺入されにくくなる。

図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の状態にある、表示部１０６のＢモード画像５２を示す説明図である。Ｂモード画像５２は、厚み方向と直交する平面の断層画像で、患部２の画像が中央部に描出されている。また、Ｂモード画像５２の右上には、穿刺針５１の画像が部分的に表示されている。これは、図７（Ａ）に示した穿刺針５１が、被検体１の表面近くでは、撮像断面内に位置し、表面から離れた深い位置では、徐々に撮像断面から離れていくことによる。

その後、図６に戻り、オペレータは、表示されるＢモード画像に穿刺針がすべて描出されていない場合には（ステップＳ６０３否定）、入力部１０７の厚み方向開口幅設定手段４２を用いて、所定時間の間だけ厚み方向開口幅を最大のものにする。

図８は、図７（Ａ）に示したと同様の状況で、厚み方向の開口幅を最大にした場合の説明図である。厚み方向の開口幅９０および焦点深度位置９１は、図５（Ｃ）に示すものと同様である。患部２が存在する被検体１の表面近傍では、５つの圧電素子で超音波の発生が行われ、開口幅が最大とされる。従って、撮像断面を形成する厚み方向の超音波ビーム９２は、浅い深度で厚くなり、分解能が低下する一方で、穿刺針５１を確実に撮像断面内にあるものとすることができる。

図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の状態にある穿刺針５１が、表示部１０６のＢモード画像５３に表示される様子を示したものである。Ｂモード画像５３は、厚み方向と直交する平面の断層画像で、患部２の画像が中央部に表示されている。また、Ｂモード画像５３の右上から患部２にかけて、穿刺針５１の画像が表示されており、先端部が患部２に達しているのがわかる。

その後、図６に戻り、オペレータは、表示されるＢモード画像に穿刺針がすべて描出されているので（ステップＳ６０３肯定またはステップＳ６０４の結果）、穿刺針５１の先端が患部２に到達したかどうかを判定する（ステップＳ６０５）。そして、穿刺針５１の先端が患部２に到達していない場合には（ステップＳ６０５否定）、ステップＳ６０２に移行し、さらなる穿刺針の刺入を行う。また、穿刺針５１の先端が、患部２に到達している場合には（ステップＳ６０５肯定）、そこで吸引あるいはカッティング等により患部組織の抽出を行い（ステップＳ６０６）、本処理を終了する。

上述してきたように、本実施の形態１では、２次元配列される圧電素子アレイ１２を用いて、浅い焦点深度位置にある患部２の生検を行う際に、被検体１に刺入された穿刺針５１が、撮像断面から厚み方向に外れＢモード画像に表示されなくなる場合に、厚み方向開口幅切換手段３２およびが厚み方向開口幅設定手段４２により、所定時間の間、超音波の送受信における厚み方向の開口幅を最大にし、厚み方向の撮像断面を厚いものとし、撮像断面内に穿刺針５１を位置させ、Ｂモード画像５３に穿刺針５１がすべて表示される様にするので、穿刺針５１の被検体１内での位置を確実に把握し、間違いの無い生検を行うことができる。

また、本実施の形態１では、厚み方向開口幅設定手段４２は、厚み方向開口幅切換手段３２に、最大開口幅を設定することとしているが、初期設定の開口幅が図５（Ａ）に示す最小開口幅を有している場合には、図５（Ｂ）に示す３つの圧電素子からなる中程度の開口幅を、厚み方向開口幅切換手段３２に設定することもできる。この場合には、超音波ビームの厚み方向の幅は、最大開口幅の場合と比較して薄くなり、穿刺針が撮像断面から外れる可能性が生じる一方で、画像の分解能は、最大開口幅の場合と比較して良くなり、患部２が見えやすくなる。

また、本実施の形態１では、厚み方向の圧電素子が５列の場合を例示したが、さらに多くの圧電素子列からなる場合も同様に、厚み方向の開口幅を切り換えることができる。この場合には、厚み方向開口幅設定手段４２により設定される開口幅は、初期設定の開口幅より広い複数の開口幅を設定することができ、必ずしも最大開口幅に限定されない。
（実施の形態２）

ところで、上記実施の形態１では、所定時間の間、厚み方向の開口幅を最大にし、厚み方向の撮像断面内に穿刺針５１を位置させ、Ｂモード画像上で穿刺針５１の位置を確認することとしたが、厚み方向の開口幅を、一枚のＢモード画像情報を取得するごとに、初期値および最大値を交互に切り換え、開口幅の異なる２つのＢモード画像を取得し、同時表示することもできる。そこで、本実施の形態２では、厚み方向の開口幅が初期値または最大値の異なる２つのＢモード画像を取得する場合を示すことにする。

ここで、本実施の形態２にかかる超音波撮像装置は、図１〜４に記載の超音波撮像装置１００とは、制御部１０８を除いて全く同様であるので、他は説明を省略する。

図９は、本実施の形態２にかかる制御部１１８のブロック図である。制御部１１８は、スキャン制御手段３１および厚み方向開口幅切換手段６２を含む。スキャン制御手段３１は、実施の形態１に記載のものと全く同様であるので説明を省略する。

厚み方向開口幅切換手段６２は、厚み方向開口幅設定手段４２からの最大開口幅情報に基づいて、アナログマルチプレクサ１１およびＢモード処理部１０３に、一枚のＢモード画像情報を取得するごとに、初期値開口幅情報および最大開口幅情報を交互に設定し、Ｂモード画像を取得する。

画像表示制御部１０５は、厚み方向の開口幅が異なる２つのＢモード画像情報を、一枚のＢモード画像情報である１フレームごとに区別して制御し、表示部１０６には、開口幅の異なる２つのＢモード画像情報を、並置した状態で表示する。

図１０は、図７および８で示したのと同様の撮像条件の基で、表示部１０６に表示される２つのＢモード画像の例である。表示部１０６の画面左側には、厚み方向の開口幅が初期値のＢモード画像５２が表示され、表示部１０６の画面右側には、厚み方向の開口幅が最大値のＢモード画像５３が表示される。

ここで、Ｂモード画像５２は、厚み方向の開口幅が狭く分解能が高いので、患部２の画像が明瞭に描出される一方で、穿刺針５１の画像は、部分的な描出となる。Ｂモード画像５３は、厚み方向の開口幅が厚く分解能が低いので、患部２の画像が不明瞭に描出される一方で、穿刺針５１の画像は、先端部分まですべて描出される。

上述してきたように、本実施の形態２では、厚み方向の開口幅が異なる２つのＢモード画像を、表示部１０６に並置して表示することとしているので、患部２が高分解能に描出された画像および穿刺針５１が先端部まですべて描出された画像を同時に観察し、患部２に対する間違いのない穿刺針５１の刺入を行うことができる。

超音波撮像装置の全体構成を示すブロック図である。 探触子部の外観を示す外観図である。 超音波プローブが内蔵する圧電素子アレイの構成を示す構成図である。 圧電素子アレイ、Ｂモード処理部、制御部および入力部の詳細な構成を示すブロック図である。 厚み方向の開口幅、焦点深度位置および超音波ビームの形状の関係を示す説明図である。 実施の形態１の超音波撮像装置の動作を示すフローチャートである。 厚み方向の開口幅、穿刺針の刺入位置およびＢモード画像の関係を示す説明図である（その１）。 厚み方向の開口幅、穿刺針の刺入位置およびＢモード画像の関係を示す説明図である（その２）。 実施の形態２にかかる制御部のブロック図である。 厚み方向の開口幅が異なる２つのＢモード画像を、表示部に並列させ同時表示した場合を示す説明図である。

符号の説明

１ 被検体
２ 患部
１０ 超音波プローブ
１１ アナログマルチプレクサ
１２ 圧電素子アレイ
１３ 音響吸収材
２０ 焦点位置制御部
２１ 受信ビームフォーマ
２２ 送信ビームフォーマ
３１ スキャン制御手段
３２、６２ 厚み方向開口幅切換手段
４１ スキャン情報入力手段
４２ 厚み方向開口幅設定手段
５０ 穿刺ガイドアタッチメント
５１ 穿刺針
５２、５３ Ｂモード画像
７０，８０、９０ 開口幅
７１，８１、９１ 焦点深度位置
７２、８２、９２ 超音波ビーム
１００ 超音波撮像装置
１０１ 探触子部
１０２ 送受信部
１０３ Ｂモード処理部
１０４ シネメモリ部
１０５ 画像表示制御部
１０６ 表示部
１０７ 入力部
１０８、１１８ 制御部
１０９ 画像取得部

Claims (10)

1. 超音波の射出を行う射出方向と直交する面に、矩形状に２次元配列される圧電素子アレイを有する探触子部と、
   前記探触子部を用いて、前記２次元配列の一方の配列方向である走査方向および前記射出方向を含む撮像断面を有するＢモード画像情報を取得する画像取得部と、
   前記画像取得部に前記Ｂモード画像情報の撮像条件を入力する入力部と、
   前記Ｂモード画像情報を表示する表示部と、
   を備える超音波撮像装置であって、
   前記画像取得部は、前記２次元配列のもう一方の配列方向である厚み方向の前記射出を行う開口幅を切り換える厚み方向開口幅切換手段を有し、前記入力部は、前記厚み方向開口幅切換手段に前記切り換えを行う開口幅の開口幅情報を設定する厚み方向開口幅設定手段を有することを特徴とする超音波撮像装置。
2. 前記開口幅情報は、前記厚み方向の最大開口幅を示す最大開口幅情報を備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波撮像装置。
3. 前記探触子部は、前記走査方向の端部から、前記撮像断面に沿って穿刺針を刺入させる穿刺ガイドアタッチメントを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の超音波撮像装置。
4. 前記厚み方向開口幅設定手段は、前記開口幅情報を、前記厚み方向の前記射出を行う圧電素子数で指定することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の超音波撮像装置。
5. 前記画像取得部は、前記開口幅の切り換えに同期して、前記厚み方向の焦点深度位置を変化させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の超音波撮像装置。
6. 前記厚み方向開口幅切換手段は、前記撮像断面の画像を構成する一枚または複数枚のＢモード画像情報の取得ごとに前記切り換えを行うことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の超音波撮像装置。
7. 前記厚み方向開口幅切換手段は、前記設定と同時に、初期設定された開口幅情報の開口幅から新たに設定された開口幅情報の開口幅に切り換えを行い、前記切り換えから所定時間を経過した後に、前記初期設定の開口幅情報の開口幅に再度切り換える厚み方向開口幅復元手段を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の超音波撮像装置。
8. 前記厚み方向開口幅切換手段は、前記設定と同時に、初期設定された開口幅情報の開口幅および新たに設定された開口幅情報の開口幅を、交互に繰り返し切り換えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の超音波撮像装置。
9. 前記画像取得部は、前記切り換えにより、厚み方向の開口幅が異なる２つのＢモード画像情報を取得することを特徴とする請求項８に記載の超音波撮像装置。
10. 前記表示部は、前記２つのＢモード画像情報を同時に表示することを特徴とする請求項９に記載の超音波撮像装置。
    

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