JP2008272459A - 超音波診断装置、乳房イメージングシステム及び乳房イメージングプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 従来に比して超音波画像取得のための時間を短縮し且つ圧迫による苦痛を減少させつつ、Ｘ線乳房画像と超音波画像との正確な位置対応付けを行うことができる超音波診断装置等を提供すること。
【解決手段】 超音波プローブをはめ込みスライドさせつつ超音波走査可能な開口部を乳房撮影用Ｘ線診断装置の圧迫板に設ける。当該圧迫板に圧迫固定した状態で乳房を超音波走査し、得られる虚像としての超音波画像を用いて乳房圧迫画像を再構成することで、圧迫固定された乳房に関する超音波画像、ボリュームデータを取得することができる。
【選択図】 図７

Description

本発明は、Ｘ線イメージングと超音波イメージングとの融合型の乳房イメージングに用いられるシステム及び当該融合型イメージングに用いられる超音波診断装置、乳房イメージングシステム及び乳房イメージングプログラムに関する。

超音波診断は、超音波プローブを体表から当てるだけの簡単な操作で心臓の拍動や胎児の動きの様子がリアルタイム表示で得られ、かつ安全性が高いため繰り返して検査を行うことができる。この他、システムの規模がＸ線、ＣＴ、ＭＲＩなど他の診断機器に比べて小さく、ベッドサイドへ移動していっての検査も容易に行えるなど簡便な診断手法であると言える。この超音波診断において用いられる超音波診断装置は、それが具備する機能の種類によって様々に異なるが、小型なものは片手で持ち運べる程度のものが開発されており、超音波診断はＸ線などのように被曝の影響がなく、産科や在宅医療等においても使用することができる。

この超音波診断装置は、乳房撮影用Ｘ線診断装置を用いた撮影法（マンモグラフィ：ＭＭＧ）と同様に乳癌の検査にも多く使用されている。ＭＭＧを用いた検査（ＭＭＧ検査）は、微細石灰化の検出能力に優れている一方で、生体の組織構造や腫瘍の描出には超音波検査の方が優れていると言われている。ＭＭＧ検査と超音波検査は、それぞれ長所短所を有し、乳癌検査にとって相補的な役割を果たしている。従って、ＭＭＧによって得られる画像（Ｘ線乳房画像）と超音波画像との位置関係の対応付けを正確に取ることができれば、診断精度の向上が期待できる。

なお、本願に関連する公知文献としては、例えば次のようなものがある。
特開２００３−２３０５５８号公報 特開２００３−２６００４６号公報 特開２００３−３２５５２３号公報 特開平８−９８８３６号公報 特開平９−５０４２２１号公報

しかしながら、従来のＸ線イメージングと超音波イメージングとの融合型の乳房イメージングにおいては、次の様な問題がある。

すなわち、通常のＭＭＧ検査は乳房圧迫を必要とし、超音波検査は非圧迫状態で乳房を超音波走査する。このため、画像取得時における乳房の形状が異なってしまい、Ｘ線乳房画像と超音波画像との正確な位置関係の対応付けは難しい。

また、Ｘ線乳房画像と超音波画像との位置関係の対応付けを実現するために、乳房撮影用Ｘ線診断装置の圧迫板の上から超音波スキャンを行う方法、圧迫板の間から超音波検査を行う方法等が考案されている。しかしながら、この手法では、乳房全体に関する超音波画像を取得するため、超音波プローブを挿入するための複数の穴が形成された圧迫板で乳房を圧迫し、超音波プローブをずらしながら各穴の位置において超音波画像を取得しなければならない。そのため、超音波画像の取得に多くの時間を必要とすることに加えて、複数の穴の空いた圧迫板で乳房を圧迫するため苦痛を伴う場合があり、被検者に多大な負担を掛けることになる。さらに、複数の穴が形成された圧迫板で乳房を圧迫するため、圧迫強度が低下する場合もある。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、従来に比して超音波画像取得のための時間を短縮し且つ圧迫による苦痛を減少させつつ、Ｘ線乳房画像と超音波画像との正確な位置対応付けを行うことができる超音波診断装置、乳房イメージングシステム及び乳房イメージングプログラムを提供することを目的としている。

本発明は、上記目的を達成するため、次のような手段を講じている。

請求項１に記載の発明は、乳房に関して、Ｘ線画像と超音波画像とを取得するための乳房イメージングシステムであって、Ｘ線を曝射するＸ線曝射ユニットと、検出面に入射したＸ線を検出するＸ線検出ユニットと、超音波プローブを設置するための開口部を有し、第１の板と第２の板とで挟むことで乳房を圧迫するための圧迫ユニットと、前記Ｘ線検出ユニットにより検出されたＸ線に基づいて、Ｘ線画像を生成するＸ線画像生成ユニットと、前記開口部に設置され、供給される駆動信号に基づいて超音波を前記圧迫された乳房に送信し、当該乳房からの反射波を受信してエコー信号を発生する超音波プローブと、前記超音波プローブに前記駆動信号を供給する送信ユニットと、前記エコー信号と前記圧迫ユニットによる超音波の反射を含んだ超音波の伝播経路に関する情報とに基づいて、前記圧迫された乳房に関する超音波画像を生成する画像生成ユニットと、を具備する乳房イメージングシステムである。

請求項１５に記載の発明は、圧迫ユニットによって圧迫された乳房に対し供給される駆動信号に基づいて超音波を送信し、当該乳房からの反射波を受信してエコー信号を発生する超音波プローブと、前記超音波プローブに前記駆動信号を供給する送信ユニットと、前記エコー信号と前記圧迫ユニットによる超音波の反射を含んだ超音波の伝播経路に関する情報とに基づいて、前記圧迫された乳房に関する超音波画像を生成する画像生成ユニットと、を具備する超音波診断装置である。

請求項２２に記載の発明は、乳房に関して、Ｘ線画像と超音波画像とを取得するための乳房イメージングを実現させるためのプログラムであって、コンピュータに、超音波プローブを設置するための開口部と、第１の板と、第２の板とを有する圧迫ユニットによって圧迫された乳房に対し、Ｘ線を曝射させる機能と、前記乳房を透過したＸ線を検出させる機能と、前記検出されたＸ線に基づいて、Ｘ線画像を生成させる機能と、前記開口部に設置され、供給される駆動信号に基づいて超音波を前記圧迫された乳房に送信させる機能と、前記乳房からの反射波を受信してエコー信号を発生させる機能と、前記エコー信号と前記圧迫ユニットによる超音波の反射を含んだ超音波の伝播経路に関する情報とに基づいて、前記圧迫された乳房に関する超音波画像を生成させる機能と、を実現させる乳房イメージングプログラムである。

請求項２３に記載の発明は、コンピュータに、圧迫ユニットによって圧迫された乳房に対し供給される駆動信号に基づいて超音波を送信させる機能と、前記乳房からの反射波を受信してエコー信号を発生させる機能と、前記エコー信号と前記圧迫ユニットによる超音波の反射を含んだ超音波の伝播経路に関する情報とに基づいて、前記圧迫された乳房に関する超音波画像を生成させる機能と、実現させる乳房イメージングプログラムである。

以上本発明によれば、を実現することができる。

以下、本発明の第１実施形態及び第２実施形態を図面に従って説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る乳房イメージングシステム１の外観図を示している。同図に示すように、本乳房イメージングシステム１は、乳房撮影用Ｘ線診断装置２、超音波診断装置６から構成されている。以下、各装置の構成について説明する。

（乳房撮影用Ｘ線診断装置）
図１に示すように、本乳房撮影用Ｘ線診断装置２は、アーム部２０、支柱部２５から構成されている。アーム部２０には、互いに対向して設置されるＸ線源装置３３及び平面検出器４０、上側板３５ａ及び下側板３５ｂからなる圧迫ユニット３５等が設けられている。また、支柱部２５には、表示パネル２７ａ、フットペダル２１ａ、２１ｂ、タッチパネル２１ｃ等が設けられている。アーム部２０は、支柱部２５に対し上下移動及び軸２６を中心として回転することができる。このアーム部２０を所定の姿勢にし、上側板３５ａと平面検出器４０の検出面に設けられた下側板３５ｂとによって乳房を圧迫固定することで、頭尾方向、内外方向、内外斜方向等の任意の方向からの画像を取得することができる。

図２は、本乳房撮影用Ｘ線診断装置２のブロック構成図を示している。同図に示すように、本乳房撮影用Ｘ線診断装置２は、Ｘ線制御部３１、Ｘ線源装置３３、圧迫ユニット３５、圧迫板駆動部３６、圧迫板制御部３７、平面検出器４０、メモリ４１、画像処理装置４３、Ｄ／Ａ変換器４５、表示部４７、中央制御部５０、操作部５１、記憶部５３を具備している。

Ｘ線制御部３１は、中央制御部５０からの指示に従って、所定強度のＸ線が所定レートで曝射されるように、Ｘ線源装置３３を制御する。

Ｘ線源装置３３は、Ｘ線管３３０、Ｘ線照射野限定器３３１を有している。Ｘ線管３３０は、Ｘ線を発生する真空管であり、高電圧発生装置からの高電圧により電子を加速させ、ターゲットに衝突させることでＸ線を発生する。Ｘ線照射野限定器３３１は、Ｘ線管３３０から照射されるＸ線を所定の形状に成形する。

圧迫ユニット３５は、上側板３５ａと下側板３５ｂとを具備し、Ｘ線管３３０と平面検出器４０との間に設けられる。検査対象となる乳房は、上側板３５ａと下側板３５ｂとによって挟み圧迫することで、撮影時において平たく薄く固定される。上側板３５ａ及び下側板３５ｂは、Ｘ線透過性を有すると共に超音波反射性の高いもの（例えば、十分に研磨されたアクリル板）をその素材としている。この上側板と下側板との間に乳房を圧迫し固定（ポジショニング）することで、被写体からの散乱Ｘ線を減少させ、乳腺組織の重なりを少なくすることができ、画像コントラストの改善、体動によるノイズ発生等を防止、照射線量の低減等を実現することができる。

なお、圧迫ユニット３５の下側板３５ｂと平面検出器４０とは、一体化されていてもいなくてもよい。また、圧迫ユニット３５の上側板３５ａには、図３に示すように、例えば一次元超音波プローブを設置しスライドさせるための開口部３５０が形成されている。図４に示すように乳房を上側板３５ａと下側板３５ｂとの間に圧迫固定した状態で開口部３５０に超音波プローブを設置しスライドさせながら超音波走査を行うことで、マンモグラフィ撮影時と同じ状態で超音波画像を取得することができる。

なお、図３に示した開口部３５の形状は一例である。すなわち、開口部３５の形状は、乳房を圧迫固定したまま一次元超音波プローブをスライドさせてボリュームスキャン可能なものであれば、どのようなものであってもよい。従って、例えば図５に示すように図３とは垂直な方向に形成されていても同様の作用効果を実現することができる。また、開口部３５０には、ボリュームスキャン時の超音波プローブの上下移動を防止するために、音響的に透明であり乳房が大きくはみ出さない程度に圧迫力がある薄膜を設けることが好ましい。

また、本実施形態では、上側板３５ａと下側板３５ｂとを設ける構成とした。しかしながらこれに拘泥されず、例えば平面検出器４０の検出面が超音波反射性の高い特性や圧迫耐久性等を有し下側板３５ｂとして利用することができれば、特に下側板３５ｂを設ける必要はない。

圧迫板駆動部３６は、圧迫板制御部３７の制御のもと、圧迫ユニット３５を駆動する。

圧迫板制御部３７は、中央制御部５０からの指示のもと、圧迫ユニット３５によるポジショニングを行うために、圧迫板駆動部３６を制御する。また、圧迫板制御部３７は、圧迫固定された乳房の圧迫厚（すなわち、上側板３５ａと下側板３５ｂとの間の距離）を計測し、中央制御部３０に送り出す。

平面検出器４０は、シンチレータとフォトダイオードアレイとを有し、被写体を透過したＸ線を光電膜に当てることで電子正孔を生成し、これを半導体スイッチにおいて蓄積し、電気信号として読み出すことでＸ線を電気信号に変換して検出するものである。なお、変換方式は、Ｘ線から電気信号に変換する直接変換であっても良いし、Ｘ線から光を介して電気信号に変換する間接変換であっても良い。

メモリ４１は、平面検出器４０から供給されるディジタル信号を一時的に記憶する。

画像処理装置４３は、メモリ４１からディジタル信号をフレーム毎に読み出し、必要に応じてサブトラクション処理等の所定の画像処理を行う。

Ｄ／Ａ変換器４５は、画像処理装置４３から入力した画像データのディジタル信号列を、アナログ信号列に変換する。

表示部４７は、画像処理装置４３から受け取った信号により、Ｘ線診断画像等を表示するＣＲＴ、プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ等の他、装置の動作状態を示す表示パネル２７ａを有する。

中央制御部５０は、画像データの収集に関する制御、及び収集した画像データの画像処理、画像再生処理等に関する制御を行う中央処理装置である。また、中央制御部５０は、後述する圧迫乳房画像の取得時において、圧迫固定された乳房の圧迫厚、上側板３５ａに設けられた超音波プローブ３５の平面検出器４０の検出面上における位置等を必要に応じて超音波診断装置６に送信する。なお、上側板３５ａに設けられた超音波プローブ３５の平面検出器４０の検出面上における位置は、例えば上側板３５ａの開口部３５０に超音波プローブ１２の位置を検出するセンサ等を設けることで取得することができる。

操作部５１は、キーボードや各種スイッチ、マウス、フットペダル２１ａ、２１ｂ、タッチパネル２１ｃ等を備えた入力装置であり、患者情報（患者ＩＤ、検査部位、検査目的等）の入力、圧迫ユニット３５の上下移動、撮影指示、パルスレート選択、画像選択等を入力する際に使用される。

記憶部５３は、画像処理装置４３での画像処理前又は処理後の画像データ等を記憶する。また、記憶部５３は、後述するディジタル自動露出制御機能を実現するための専用プログラムを記憶する。

（超音波診断装置）
図１に示したように、本超音波診断装置６は、装置本体６１、超音波プローブ６２、モニター６３、入力装置６４を具備している。

超音波プローブ６２は、装置本体６１からの駆動信号に基づき超音波を発生し、被検体からの反射波を電気信号に変換する複数の圧電振動子、当該圧電振動子に設けられる整合層、当該圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材等を有している。当該超音波プローブ１２から被検体Ｐに超音波が送信されると、当該送信超音波は、体内組織の音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、エコー信号として超音波プローブ１２に受信される。このエコー信号の振幅は、反射することになった反射することになった不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。また、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁等の表面で反射された場合のエコーは、ドプラ効果により移動体の超音波送信方向の速度成分を依存して、周波数偏移を受ける。

入力装置６４は、装置本体６１に接続され、オペレータからの各種指示、条件、関心領域（ＲＯＩ）の設定指示、種々の画質条件設定指示等を装置本体６１にとりこむための各種スイッチ、ボタン、トラックボール、マウス、キーボード等を有している。例えば、操作者が入力装置６４の終了ボタンやＦＲＥＥＺＥボタンを操作すると、超音波の送受信は終了し、当該超音波診断装置は一時停止状態となる。

モニター６３は、装置本体６１からのビデオ信号に基づいて、生体内の形態学的情報や、血流情報を画像として表示する。

図６は、本超音波診断装置６のブロック構成図を示している。同図に示すように、本超音波診断装置６の装置本体６１には、超音波送信ユニット７１、超音波受信ユニット７２、Ｂモード処理ユニット７３、ドプラ処理ユニット７４、画像生成ユニット７５、画像メモリ７６、画像合成ユニット７７、制御プロセッサ（ＣＰＵ）７８、内部記憶部７９、インタフェース部８０が設けられている。以下、個々の構成要素の機能について説明する。

超音波送信ユニット７１は、図示しないトリガ発生回路、遅延回路およびパルサ回路等を有している。パルサ回路では、所定のレート周波数ｆｒ Ｈｚ（周期；１／ｆｒ秒）で、送信超音波を形成するためのレートパルスが繰り返し発生される。また、遅延回路では、チャンネル毎に超音波をビーム状に集束し且つ送信指向性を決定するのに必要な遅延時間が、各レートパルスに与えられる。トリガ発生回路は、このレートパルスに基づくタイミングで、プローブ６２に駆動パルスを印加する。

なお、超音波送信ユニット２１は、制御プロセッサ７８の指示に従って所定のスキャンシーケンスを実行するために、送信周波数、送信駆動電圧等を瞬時に変更可能な機能を有している。特に送信駆動電圧の変更については、瞬間にその値を切り替え可能なリニアアンプ型の発信回路、又は複数の電源ユニットを電気的に切り替える機構によって実現される。

超音波受信ユニット７２は、図示していないアンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、加算器等を有している。アンプ回路では、プローブ６２を介して取り込まれたエコー信号をチャンネル毎に増幅する。Ａ／Ｄ変換器では、増幅されたエコー信号に対し受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与え、その後加算器において加算処理を行う。この加算により、エコー信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調され、受信指向性と送信指向性とにより超音波送受信の総合的なビームが形成される。

Ｂモード処理ユニット７３は、送受信ユニット７１からエコー信号を受け取り、対数増幅、包絡線検波処理などを施し、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータを生成する。

ドプラ処理ユニット７４は、送受信ユニット７１から受け取ったエコー信号から速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワー等の血流情報を多点について求める。得られた血流情報は画像生成ユニット７５に送られ、平均速度画像、分散画像、パワー画像、これらの組み合わせ画像としてモニター６３にカラー表示される。

画像生成ユニット７５は、Ｂモード処理ユニット７３からの信号列（超音波スキャンの走査線信号列）を、テレビなどに代表される一般的なビデオフォーマットの走査線信号列に変換し、表示画像としての超音波診断画像を生成する。この時、エッジ強調や時間平滑化、空間平滑化など、種々の画像フィルタも施され、ユーザーの好みに応じた画質を提供できるようになっている。なお、当該画像生成ユニット７５に入る以前のデータは、「生データ」と呼ばれることがある。

画像メモリ７６は、例えばフリーズする直前の複数フレームに対応する超音波画像を保存するメモリである。この画像メモリ７６に記憶されている画像を連続表示（シネ表示）することで、超音波動画像を表示することも可能である。しかし、ここでは、虚像を含む画像となっていることに留意が必要である。

画像合成ユニット７７は、画像生成ユニット７５から受け取った画像を種々のパラメータの文字情報や目盛等と共に合成し、ビデオ信号としてモニター６３に出力する。また、画像合成ユニット７７は、制御プロセッサ７８の制御に従って、圧迫ユニット３５で反射した超音波を用いて得られる虚像としての超音波画像を用いて、実際の乳房に関する超音波画像（すなわち、圧迫ユニット３５によって圧迫固定された乳房に関する超音波画像（圧迫乳房画像））を再構成する圧迫乳房画像再構成機能（後述）を実行する。さらに、画像合成ユニット７７は、制御プロセッサ７８の制御に従って、圧迫乳房画像とＸ線乳房画像との位置対応付けを行う。

制御プロセッサ７８は、情報処理装置（計算機）としての機能を持ち、本超音波診断装置本体の動作を制御する。制御プロセッサ７８は、内部記憶部７９から画像生成・表示等を実行するための制御プログラムを読み出して自身が有するメモリ上に展開し、各種処理に関する演算・制御等を実行する。また、制御プロセッサ７８は、専用プログラムをメモリ上に展開することで、走査線を末広がりに分布させる超音波スキャン、圧迫乳房画像再構成機能を実現する。

内部記憶部７９は、送受信条件、画像生成、表示処理を実行するための制御プログラムや、診断情報（患者ＩＤ、医師の所見等）、診断プロトコル、プローブの走査線角度情報、プローブの位置情報、ボディマーク生成プログラム、圧迫乳房画像再構成機能を実現するための専用プログラムその他のデータ群が保管されている。また、必要に応じて、画像メモリ７６中の画像の保管などにも使用される。内部記憶部７９のデータは、インタフェース回路８０を経由して乳房撮影用Ｘ線診断装置２等の他の装置へ転送することも可能となっている。

インタフェース部８０は、入力装置６４、ネットワーク、新たな外部記憶装置（図示せず）に関するインタフェースである。当該装置によって得られた超音波画像等のデータや解析結果等は、インタフェース部８０よって、ネットワークを介して他の装置に転送可能である。

（圧迫乳房画像再構成機能）
次に、本乳房イメージング装置１が有する圧迫乳房画像再構成機能について説明する。この機能は、超音波スキャンによって得られるエコー信号を、圧迫ユニットによる超音波の反射を含んだ超音波の伝播経路に関する情報に基づいて、圧迫された二次元又は三次元乳房形状に対応させてマッピングすることで、圧迫乳房画像を生成するものである。なお、本実施形態においては、説明を具体的にするため、エコー信号に基づいて通常の超音波画像を生成した後、当該通常の超音波画像を用いて圧迫乳房画像を再構成する場合を例とする。しかしながら、通常の超音波画像の生成は必須ではなく、圧迫ユニットによる超音波の反射を含んだ超音波の伝播経路に関する情報に基づいて、直接エコー信号又はこれに起因する値を圧迫された乳房形状に対応させてマッピングすることで、圧迫乳房画像を生成するようにしてもよい。

図７（ａ）、７（ｂ）は、本圧迫乳房画像再構成機能を説明するための図である。すなわち、図７（ａ）は圧迫ユニット３５の圧迫固定された乳房を実領域Ｒ１〜Ｒ５に分割した図である。また、図７（ｂ）は、開口部３５０に超音波プローブ６２を設置し超音波走査を実行して得られるエコー信号をセクタ形状にマッピングして得られる通常の超音波画像Ｐを、画像小領域Ｐ１〜Ｐ９に分割した図である。なお、画像小領域Ｐ１（Ｒ１）とＰ２、とＰ５、画像小領域Ｐ３とＰ６、画像小領域Ｐ４とＰ７とは、それぞれ互いに鏡像である。また、画像小領域Ｐ１は実領域Ｒ１と対応しているが、それ以外の画像小領域は実領域には対応していない。その意味で、画像小領域Ｐ２〜Ｐ９は虚像領域であり、これらを含む超音波画像Ｐは虚像であると言える。

図７（ｂ）における画像小領域Ｐ１は、圧迫ユニット３５により圧迫固定された乳房内組織からの反射波のみを用いて生成された画像であり、実領域Ｒ１をそのまま映像化したものに対応する。また、例えば図７（ｂ）における画像小領域Ｐ３内の任意の点Ｘ１´における値（すなわちエコー信号強度）は、実際には超音波プローブ６２から照射された超音波が下側板３５ｂ−点Ｘ１´の下側板３５ｂに関する（実領域Ｒ２内の）対称点Ｘ１−下側板３５ｂという経路で反射されることで得られる反射波に起因するものである。従って、実領域Ｒ２は、画像小領域Ｐ３によって映像化することができる。同様に、実領域Ｒ３は、画像小領域Ｐ４によって映像化することができる。

さらに、図７（ｂ）における画像小領域Ｐ９内の任意の点Ｘ２´における値（すなわちエコー信号強度）は、実際には超音波プローブ６２から照射された超音波が下側板３５ｂ−上側板３５ａ−点Ｘ２´の下側板３５ｂと虚像上側板３５ａ´に関する（実領域Ｒ５内の）対称点Ｘ２−上側板３５ａ−下側板３５ｂという経路で反射されることで得られる反射波に起因するものである。従って、実領域Ｒ５は、画像小領域Ｐ９によって映像化することができる。同様に、実領域Ｒ４は画像小領域Ｐ８によって、実領域Ｒ２は画像小領域Ｒ６によって、実領域Ｒ３は画像小領域Ｒ７によって、それぞれ映像化することができる。

以上より、実領域Ｒ１は画像小領域Ｐ１、Ｐ２、Ｐ５で、実領域Ｒ２を画像小領域Ｐ３又はＰ６で、実領域Ｒ３を画像小領域Ｐ４又はＰ７で、実領域Ｒ４を画像小領域Ｐ８で、実領域Ｒ５を画像小領域Ｐ９で、それぞれ置き換えるように画像を再構成することで、乳房を圧迫ユニット３５により圧迫固定された形態にて映像化することができる。

この再構成において、各実領域を対応するいずれの画像小領域で置き換えるかについては、特に限定はない。例えば、実領域Ｒ１を画像小領域Ｐ５、実領域Ｒ２を画像小領域Ｐ６、実領域Ｒ３を画像小領域Ｐ７、実領域Ｒ４を画像小領域Ｐ８、実領域Ｒ５を画像小領域Ｐ９といった具合に、超音波画像Ｐを上側板３５ａと下側板３５ｂとの間の距離Ｌで深度方向に複数の層に分割した場合に、同じ層に分類される小領域（すなわち、圧迫ユニット３５での反射回数が２回又は３回のエコー信号を含む画像小領域）を用いて、それぞれ再構成するようにしてもよい。この様に圧迫ユニット３５での反射回数に応じて画像小領域を選択し再構成することで、減衰が同程度の反射波を用いた再構成を行うことができ、画質を向上させることができる。また、例えば実領域Ｒ４又はＲ５より外側の領域については、虚像下側板３５ｂ´より下にある画像小領域を用いることで画像再構成することが可能である。

なお、以上述べた圧迫乳房画像再構成機能に従う処理（圧迫乳房画像再構成処理）においては、圧迫ユニット３５に圧迫固定された状態の乳房を超音波走査して得られる超音波画像Ｐと共に、上側板３５ａと下側板３５ｂとの間の距離Ｌに関する情報が必要である。この情報は、通信により乳房撮影用Ｘ線診断装置２から取得することができる。しかしながら、これに拘泥されず、例えば超音波画像Ｐ中に映像化される上側板３５ａと下側板３５ｂとの間の距離に基づいて求めるようにしてもよい。

また、この様な圧迫乳房画像再構成処理は、ボリュームスキャンによって得られた各超音波画像に対して実行され、それぞれに対応する複数の圧迫乳房画像が生成される。得られた複数の圧迫乳房画像から、圧迫乳房に関するボリュームデータを作成することも可能である。ユーザーは、この圧迫乳房に関するボリュームデータを用いることで、圧迫された乳房に関する任意断面画像（Ｂモード画像、Ｃモード画像等）を選択し観察することができる。

圧迫乳房画像再構成処理の実行後、中央制御部５０又は画像合成ユニット７７は、再構成された圧迫乳房画像とＸ線乳房画像との間で位置対応付けを行う。この位置対応付けは、圧迫ユニット３５の開口部３５０或いは超音波プローブ６２自身に位置センサを設け、例えば平面検出器４０上における超音波プローブ６２の位置を特定することで実現することができる。このとき、例えば図８に示すように、Ｘ線乳房画像上に超音波画像の位置を示しておき（或いは超音波画像上にＸ線乳房画像の位置を示しておき）、必要に応じてその位置をクリックすることで、自動的に当該位置に対応する超音波画像が（或いはＸ線乳房画像が）自動的にＸ線乳房画像と（或いは超音波画像と）同時に又は選択的に表示されることが好ましい。

（超音波走査）
上記圧迫乳房画像再構成機能を実行する場合、図４に示すように、走査線が末広がりに分布するような超音波走査を実行する。これにより、圧迫ユニット３５における超音波反射が起こりやすくなり、圧迫ユニット３５の面方向に沿って広域な超音波イメージングが可能となる。

なお、この様な超音波走査は、位相制御のための遅延時間を走査線の位置に応じて計算し、これに基づいて各圧電振動子の駆動タイミングを制御することで、実現することができる。

（動作）
次に、圧迫乳房画像再構成処理を含む本乳房イメージング装置１の動作について説明する。

図９は、乳房イメージング装置１を用いた画像取得において実行される各処理の流れを示したフローチャートである。同図に示すように、まず、患者の乳房を上側板３５ａと平面検出器４０の検出面（すなわち、下側板３５ｂ）で圧迫・固定し、被写体のポジショニングを行う（ステップＳ１）。次に、患者情報、撮影条件等が操作部５１、入力装置６４を介して乳房撮影用Ｘ線診断装置２、超音波診断装置６のそれぞれ入力される（ステップＳ２）。なお、撮影条件とは、乳房撮影用Ｘ線診断装置２の場合にはＸ線条件（管電圧、mAs値、焦点−撮像面距離、末広がりの走査線分布を実現するためのチャネル毎の遅延時間等）等を意味し、超音波診断装置６の場合には送信条件（送信電圧、焦点位置等）等を意味する。乳房撮影用Ｘ線診断装置２の中央制御部５０は、入力された撮影条件に従ってＸ線を曝射し、乳房を透過したＸ線に基づいてＸ線乳房画像を取得する（ステップＳ３）。

次に、上側板３５ａの開口部３５０に超音波プローブ６２を設置し（ステップＳ４）、超音波６２をスライドさせつつ超音波走査を行うことで、乳房に関するボリュームデータを取得する（ステップＳ５）。画像合成ユニット７７は、取得されたボリュームデータを構成する各超音波画像について既述の再構成処理を行うことで、圧迫乳房画像を生成する（ステップＳ６）。

また、乳房撮影用Ｘ線診断装置２の中央制御部５０又は超音波診断装置６の制御プロセッサ７８は、例えば平面検出器４０上における超音波プローブ６２の位置に基づいてＸ線乳房画像と圧迫乳房画像との位置対応付けを行う（ステップＳ７）。互いに対応付けられたＸ線乳房画像及び圧迫乳房画像は、表示部４７又はモニター６３に、或いは別の表示装置によって所定の形態で表示される（ステップＳ８）。

（効果）
以上述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。

本乳房イメージングシステムによれば、超音波プローブ挿入開口部の数が従来に比して少ない圧迫板で十分に圧迫固定された状態で乳房を超音波走査することができる。従って、Ｘ線乳房画像取得時と同様の被写体配置で超音波画像を取得でき、当該超音波画像を用いて乳房圧迫画像を再構成することができる。その結果、対応が取りやすく比較し易いＸ線乳房画像と圧迫乳房画像を取得することができると共に、画像間の位置対応付けも正確且つ容易に行うことができる。

また、本乳房イメージングシステムによれば、超音波プローブを開口部にはめ込み、超音波走査面と垂直方向にスライドさせつつ超音波走査を行うことで得られるボリュームデータを用いて、圧迫固定された乳房に関するボリュームデータを取得することができる。従って、従来に比して、超音波画像取得のための時間を短縮することができ、患者への負担を軽減させることができる。

また、本乳房イメージングシステムでは、圧迫板の開口部は、超音波プローブをはめ込みスライドさせるためだけの大きさで済む。従って、複数の穴の空いた圧迫板で乳房を圧迫する必要がなく、乳房の圧迫固定における苦痛を少なくできると共に、圧迫強度の低下を防止することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態は、二次元超音波プローブを用いた圧迫乳房画像再構成機能を実現する乳房イメージング装置１について説明する。

すなわち、超音波振動子が二次元に配列された二次元アレイプローブを用いる場合には、開口部３５０に沿って移動させなくても三次元走査によりボリュームデータを取得することができる。従って、超音波プローブ６２が二次元アレイプローブである場合には、圧迫ユニット３５は、例えば図１０に示すように当該二次元アレイプローブに対応した形状を持つ開口部３５１を有する構成とする。

なお、画像合成ユニット７７は、収集されたボリュームデータを構成する任意の各断面につき圧迫乳房画像再構成処理を行うことで、任意の圧迫乳房画像を生成することができる。また、収集されたボリュームデータを構成する各断面につき圧迫乳房画像再構成処理を行うことで、圧迫固定された乳房に関するボリュームデータを取得することができる。

また、超音波スキャンによって得られるエコー信号を、圧迫ユニットによる超音波の反射を含んだ超音波の伝播経路に関する情報に基づいて、圧迫された三次元乳房形状に対応させて直接マッピングすることによっても、圧迫固定された乳房に関するボリュームデータを取得することができる。

以上述べた構成によれば、第１の実施形態の場合に比して、さらに乳房の圧迫固定における苦痛を少なくできると共に、圧迫強度の低下を防止することができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態は、一次元アレイ超音波プローブを用いた圧迫乳房画像再構成機能を実現する乳房イメージング装置１について説明する。

すなわち、超音波振動子が一次元に配列された一次元アレイプローブを用いる場合、例えば図１０に示す開口部３５１に超音波プローブ６２を設置し、超音波走査面が末広がり形状（例えば、トラペゾイド型）になるように、超音波送受信を行う。

この様な構成よれば、プローブ６２を開口部３５０に沿って移動させずとも、乳房の所望の断面に関する超音波画像を取得することができる。従って、乳房の画像診断時における痛みを、より低減させることができる。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態は、一次元超音波プローブを用いつつも、プローブ６２を開口部３５０に沿って移動させることなしにボリュームデータを取得する例について説明する。

図１１は、本実施形態に係る圧迫乳房画像再構成機能を説明するための図である。圧迫された乳房内の走査面Ｑ０に送信された超音波は、示すような圧迫板表面において反射されながら、例えば経路Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３の順番に乳房内を減衰して伝播する。従って、例えば伝播経路Ｑ１からの反射波と伝播経路Ｑ２からの反射波とでは、受信時刻（受信タイミング）が異なる。この受信時刻の違いに基づいて受信した反射波が乳房内の超音波伝播経路上のいずれの位置からのものかを区別し、これを図１１に示すように展開しながらマッピングすることで、伝播経路Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３を走査面とする二次元超音波画像を生成することができる。

すなわち、圧迫ユニット３５で一回反射され伝播経路Ｑ１を伝播する超音波に対応する反射波（例えば任意の点Ｘ１からの反射波）を、その受信タイミングに応じて、伝播経路Ｑ１と鏡像関係にある虚像領域ｒ１の対応する位置（点Ｘ１’）にマッピングする。同様に、圧迫ユニット３５で二回反射され伝播経路Ｑ２を伝播する超音波に対応する反射波を虚像領域ｒ２の対応する位置に、圧迫ユニット３５で三回反射され伝播経路Ｑ３を伝播する超音波に対応する反射波を虚像領域ｒ３の対応する位置に、それぞれマッピングする。

また、図示していない揺動ユニットにより走査面Ｑ０を方向Ｄに沿って煽動させて得られた乳房のボリュームデータに対して、各走査面毎に同様のマッピング処理を施すことで、乳房の虚像に関するボリュームデータを再構成することができる。

以上述べた構成よれば、プローブ６２を開口部３５０に沿って移動させずとも、乳房の所望の三次元領域に関する超音波画像を取得することができる。従って、乳房の画像診断時における痛みを、より低減させることができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。具体的な変形例としては、例えば次のようなものがある。

（１）本実施形態に係る各機能は、当該処理を実行するプログラムをワークステーション等のコンピュータにインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても実現することができる。このとき、コンピュータに当該手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記録媒体に格納して頒布することも可能である。

（２）本乳房イメージングシステムにおいては、超音波走査線の角度は任意に変更可能である。その決定には特に限定はないが、例えば、患者の乳房の大きさ、圧迫板の幅、奥行き、上側板３５ａと下側板３５ｂとの間の距離Ｌ等に基づいて、人為的に任意の値を或いはプリセットされた所定の値を選択するようにしてもよい。

（３）上記各実施形態においては、超音波プローブをＸ線パス領域に設定する構成として説明した。しかしながら、この例に拘泥されず、Ｘ線パス領域外（例えば上側板３５ａと下側板３５ｂとの間）に超音波プローブを配置し、各実施形態と同様の手法で乳房イメージングを実行するようにしてもよい。

また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

以上本発明によれば、従来に比して超音波画像取得のための時間を短縮し且つ圧迫による苦痛を減少させつつ、Ｘ線乳房画像と超音波画像との正確な位置対応付けを行うことができる超音波診断装置、乳房イメージングシステム及び乳房イメージングプログラムを実現することができる。

図１は、実施形態に係る乳房イメージングシステム１の外観図を示している。 図２は、乳房撮影用Ｘ線診断装置２のブロック構成図を示している。 図３は、圧迫ユニット３５の構成の一例を示した図である。 図４は、圧迫ユニット３５で乳房を圧迫し配置した状態を示した図である。 図５は、圧迫ユニット３５の構成の他の例を示した図である。 図６は、本超音波診断装置６のブロック構成図を示している。 図７（ａ）、７（ｂ）は、本圧迫乳房画像再構成機能を説明するための図である。 図８は、圧迫乳房画像とＸ線乳房画像と位置対応付けを説明するための図である。 図９は、乳房イメージング装置１を用いた画像取得において実行される各処理の流れを示したフローチャートである。 図１０は、第２の実施形態に係る圧迫ユニット３５の構成を示した図である。 図１１は、第３の実施形態に係る圧迫乳房画像再構成機能を説明するための図である。

符号の説明

１…融合型乳房イメージングシステム、２…乳房撮影用Ｘ線診断装置、６…超音波診断装置、２０…アーム部、２５…支柱部、３３…Ｘ線源装置、３５…圧迫板、２５…支柱部、２７ａ…表示パネル、２１ａ、２１ｂ…フットペダル、２１ｃ…タッチパネル、２６…軸、３１…Ｘ線制御部、３３…Ｘ線源装、３５…圧迫ユニット、３６…圧迫板駆動部、３７…圧迫板制御部、４０…平面検出器、４１…メモリ、４３…画像処理装置、４５…Ｄ／Ａ変換器、４７…表示部、５０…中央制御部、５１…操作部、５３…記憶部、６１…装置本体、６２…超音波プローブ、６３…モニター、６４…入力装置、７１…超音波送信ユニット、７２…超音波受信ユニット、７３…Ｂモード処理ユニット、７４…ドプラ処理ユニット、７５…画像生成ユニット、７６…画像メモリ、７７…画像合成ユニット、７８…制御プロセッサ（ＣＰＵ）、７９…内部記憶部、８０…インタフェース部

Claims (23)

1. 乳房に関して、Ｘ線画像と超音波画像とを取得するための乳房イメージングシステムであって、
   Ｘ線を曝射するＸ線曝射ユニットと、
   検出面に入射したＸ線を検出するＸ線検出ユニットと、
   超音波プローブを設置するための開口部を有し、第１の板と第２の板とで挟むことで乳房を圧迫するための圧迫ユニットと、
   前記Ｘ線検出ユニットにより検出されたＸ線に基づいて、Ｘ線画像を生成するＸ線画像生成ユニットと、
   前記開口部に設置され、供給される駆動信号に基づいて超音波を前記圧迫された乳房に送信し、当該乳房からの反射波を受信してエコー信号を発生する超音波プローブと、
   前記超音波プローブに前記駆動信号を供給する送信ユニットと、
   前記エコー信号と前記圧迫ユニットによる超音波の反射を含んだ超音波の伝播経路に関する情報とに基づいて、前記圧迫された乳房に関する超音波画像を生成する画像生成ユニットと、
   を具備する乳房イメージングシステム。
2. 前記伝播経路に関する情報は、前記圧迫された乳房に対する超音波送受信時間と前記第１の圧迫板と前記第２の板との間の距離に基づいて決定されるものであり、
   前記画像生成ユニットは、前記伝播経路に関する情報に基づいて前記エコー信号又は当該エコーに起因して得られる値を二次元的にマッピングすることで、前記圧迫された乳房に関する超音波画像を生成する請求項１記載の乳房イメージングシステム。
3. 前記圧迫された乳房に送信される超音波の走査線分布が末広がりになるように、走査線毎の遅延時間を計算する計算ユニットをさらに具備し、
   前記送信ユニットは、前記計算された遅延時間に基づいて、前記駆動信号の供給タイミングを制御する請求項１又は２記載の乳房イメージングシステム。
4. 前記再構成ユニットは、前記圧迫ユニットによる反射が１回又は２回である超音波に対応するエコー信号を用いて、前記圧迫された乳房に関する超音波画像を生成する請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の乳房イメージングシステム。
5. 前記再構成ユニットは、前記圧迫ユニットによる反射が２回又は３回である超音波に対応するエコー信号を用いて、前記前記圧迫された乳房に関する超音波画像を生成する請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の乳房イメージングシステム。
6. 前記Ｘ線画像と前記圧迫された乳房に関する超音波画像との位置を対応付ける位置対応付けユニットと、
   対応付けられた前記圧迫された乳房に関する超音波画像の位置を前記Ｘ線画像上に表示する表示ユニットと、
   をさらに具備する請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の乳房イメージングシステム。
7. 前記Ｘ線画像上の前記圧迫された乳房に関する超音波画像の位置を指定する指定ユニットをさらに具備し、
   前記表示ユニットは、前記Ｘ線画像上の前記圧迫された乳房に関する超音波画像の位置が指定された場合には、前記圧迫された乳房に関する超音波画像を表示する請求項６記載の乳房イメージングシステム。
8. 前記Ｘ線画像と前記圧迫された乳房に関する超音波画像との位置を対応付ける位置対応付けユニットと、
   対応付けられた前記Ｘ線画像の位置を前記圧迫された乳房に関する超音波画像上に表示する表示ユニットと、
   をさらに具備する請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の乳房イメージングシステム。
9. 前記圧迫された乳房に関する超音波画像上の前記Ｘ線画像の位置を指定する指定ユニットをさらに具備し、
   前記表示ユニットは、前記圧迫された乳房に関する超音波画像上の前記Ｘ線画像の位置が指定された場合には、前記Ｘ線画像を表示する請求項８記載の乳房イメージングシステム。
10. 前記画像再構成ユニットは、空間的位置の異なる複数の前記圧迫された乳房に関する超音波画像を用いて、前記圧迫板に固定された乳房に関するボリュームデータを生成する請求項１乃至９のうちいずれか一項記載の乳房イメージングシステム。
11. 前記開口部は、超音波プローブをはめ込んだ状態で超音波走査面と垂直方向にスライド可能な形状である請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載の乳房イメージングシステム。
12. 前記圧迫板は、超音波反射性の高い素材によって形成されている請求項１乃至１１のうちいずれか一項記載の乳房イメージングシステム。
13. 前記圧迫板の開口部には、音響的に透明な素材からなる薄膜が張られている請求項１乃至１２のうちいずれか一項記載の乳房イメージングシステム。
14. 前記開口部に設定された前記超音波プローブを揺動させる揺動ユニットをさらに具備する請求項１乃至１３のうちいずれか一項記載の乳房イメージングシステム。
15. 圧迫ユニットによって圧迫された乳房に対し供給される駆動信号に基づいて超音波を送信し、当該乳房からの反射波を受信してエコー信号を発生する超音波プローブと、
    前記超音波プローブに前記駆動信号を供給する送信ユニットと、
    前記エコー信号と前記圧迫ユニットによる超音波の反射を含んだ超音波の伝播経路に関する情報とに基づいて、前記圧迫された乳房に関する超音波画像を生成する画像生成ユニットと、
    を具備する超音波診断装置。
16. 前記伝播経路に関する情報は、前記圧迫された乳房に対する超音波送受信時間と前記第１の圧迫板と前記第２の板との間の距離に基づいて決定されるものであり、
    前記画像生成ユニットは、前記伝播経路に関する情報に基づいて前記エコー信号又は当該エコーに起因して得られる値を二次元的にマッピングすることで、前記圧迫された乳房に関する超音波画像を生成する請求項１５記載の超音波診断装置。
17. 前記圧迫された乳房に送信される超音波の走査線分布が末広がりになるように、走査線毎の遅延時間を計算する計算ユニットをさらに具備し、
    前記送信ユニットは、前記計算された遅延時間に基づいて、前記駆動信号の供給タイミングを制御する請求項１５又は１６記載の超音波診断装置。
18. 前記再構成ユニットは、前記圧迫ユニットによる反射が１回又は２回である超音波に対応するエコー信号を用いて、前記圧迫された乳房に関する超音波画像を生成する請求項１５乃至１７のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
19. 前記再構成ユニットは、前記圧迫ユニットによる反射が２回又は３回である超音波に対応するエコー信号を用いて、前記前記圧迫された乳房に関する超音波画像を生成する請求項１５乃至１７のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
20. 前記画像再構成ユニットは、空間的位置の異なる複数の前記圧迫された乳房に関する超音波画像を用いて、前記圧迫板に固定された乳房に関するボリュームデータを生成する請求項１５乃至１７のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
21. 前記開口部に設定された前記超音波プローブを揺動させる揺動ユニットをさらに具備する請求項１５乃至２０のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
22. 乳房に関して、Ｘ線画像と超音波画像とを取得するための乳房イメージングを実現させるためのプログラムであって、
    コンピュータに、
    超音波プローブを設置するための開口部と、第１の板と、第２の板とを有する圧迫ユニットによって圧迫された乳房に対し、Ｘ線を曝射させる機能と、
    前記乳房を透過したＸ線を検出させる機能と、
    前記検出されたＸ線に基づいて、Ｘ線画像を生成させる機能と、
    前記開口部に設置され、供給される駆動信号に基づいて超音波を前記圧迫された乳房に送信させる機能と、
    前記乳房からの反射波を受信してエコー信号を発生させる機能と、
    前記エコー信号と前記圧迫ユニットによる超音波の反射を含んだ超音波の伝播経路に関する情報とに基づいて、前記圧迫された乳房に関する超音波画像を生成させる機能と、
    を実現させる乳房イメージングプログラム。
23. コンピュータに、
    圧迫ユニットによって圧迫された乳房に対し供給される駆動信号に基づいて超音波を送信させる機能と、
    前記乳房からの反射波を受信してエコー信号を発生させる機能と、
    前記エコー信号と前記圧迫ユニットによる超音波の反射を含んだ超音波の伝播経路に関する情報とに基づいて、前記圧迫された乳房に関する超音波画像を生成させる機能と、
    実現させる乳房イメージングプログラム。

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