JP2009189500A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 病変部の所望する組織を確実に採取でき、また、組織を実際に採取したのちは、採取した組織を画像として保存できるようにする。
【解決手段】 被検体に対しプローブによって超音波を３次元状にスキャンし、このスキャンにより検出された病変部の組織を、被検体内に２重構造の穿刺針を挿入してその外針から内針を突出させることにより病変部に差し込んで採取するもので、超音波のスキャンデータに基づいて病変部２６の画像２６ａ、及び被検体Ｐ内に挿入される穿刺針２２の画像２２ａを生成する画像生成ユニット１５と、この画像生成ユニット１５により生成された病変部２６の画像２６ａ、及び穿刺針２２の画像２２ａを表示するモニター４とを具備し、画像生成ユニット１５は、穿刺針２２の内針が病変部に差し込まれる直前において、仮に内針が外針から突出されたとしたら病変部から採取されることが期待される組織をモニター４に画像２８として表示させる。
【選択図】 図７

Description

本発明は、被採取部の組織を採取する穿刺針の採取動作を支援する超音波診断装置に関する。

最近の医療では、画像診断により例えば癌が疑われた場合には、針生検を実施して最終的な判断を下すことが多い。針生検の穿刺針は、外針とこの外針内に挿入される内針からなる２重構造をしている。この２重構造の穿刺針で針生検を行なう場合には、採取したい病変部位（被採取部）に狙いを定め、その近くまで穿刺針を挿入してから、ガンボタンを押圧操作することにより、内針を外針から自動的に瞬時に飛び出させて組織を採取するようになっている。

一方、超音波診断装置は、被検体を超音波でスキャンして超音波画像をモニターに表示するため、リアルタイムで病変部位（被採取部）を画像として見ることができ、針生検の際には超音波診断装置が頻繁に使用されている。（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−１８５０４１号公報

ところで、ガンボタンが押圧操作されると、内針が外針から飛び出すが、その速度が高速であるため、医師は内針先端の動きを目視で認識することができない。

このため、従来においては、所望する部位に内針が差し込まれたか否かについては、その場で判断することができず、採取された組織の検査結果が医師の予想と大きく異なることがあった。

このような場合には、再度、針生検を行なう必要があり、処理効率が悪くなるととともに、患者の負担も大きくなるという問題があった。

また、再度、針生検を行なう場合に、実際に採取した組織が生体のどの部位であるのかが判断できなくなり、再検査が必要になるという問題もあった。

本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、所望する被採取部の組織を確実に採取でき、また、組織を実際に採取したのちは、採取した組織を画像として保存できるようにした超音波診断装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、被検体に対し超音波接触子によって超音波を３次元状にスキャンし、このスキャンにより検出された被採取部の組織を、前記被検体内に２重構造の穿刺針を挿入してその外針から内針を突出させることにより前記被採取部に差し込んで採取するもので、前記超音波のスキャンデータに基づいて前記被採取部の画像、及び前記被検体内に挿入される穿刺針の画像を生成する画像生成手段と、この画像生成手段により生成された前記被採取部の画像、及び前記穿刺針の画像を表示する表示手段とを具備し、前記画像生成手段は、前記穿刺針の内針が前記被採取部に差し込まれる直前において、仮に前記内針が前記外針から突出されたとしたら前記被採取部から採取されることが期待される組織を前記表示手段に画像として表示させることを特徴とする。

本発明によれば、被採取部の組織の採取に先立ち、表示手段を見るだけで被採取部のどこの部位が採取できるのかを予測することができ、所望する組織を確実に採取することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態である超音波診断装置１の構成を示すブロック図である。

超音波診断装置１は、装置本体１Ａ、超音波接触子としてのプローブ２、入力装置３、及び表示手段としてのモニター４を備えている。

装置本体１Ａ内には、超音波送信ユニット１１、超音波受信ユニット１２、Ｂモード処理ユニット１３、ドプラ処理ユニット１４、画像生成手段としての画像生成ユニット１５、画像メモリ１６、画像合成部１７、制御プロセッサ（ＣＰＵ）１８、内部記憶部１９、インタフェース部２０、光センサー（図示しない）が配設されている。

上記したプローブ２は、超音波送信ユニット１１からの駆動信号に基づき超音波を発生させて被検体Ｐに送信するものである。このプローブ２は、被検体Ｐ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。

プローブ２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、エコー信号としてプローブ２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。なお、プローブ２の位置情報は、収集されるデータと共に随時記憶部１９に送られている。

上記した入力装置３は装置本体１Ａに接続され、オペレータからの各種指示、条件、及び関心領域（ＲＯＩ）の設定指示、さらに種々の画質条件設定指示等を装置本体１Ａに取り込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。オペレータが入力装置３の終了ボタンやフリーズ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。

上記したモニター４は、後述する各種情報を画像として表示するものである。

上記した超音波送信ユニット１１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２に駆動パルスを印加する。

なお、超音波送信ユニット１１は、制御プロセッサ１８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。

上記した超音波受信ユニット１２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２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。

上記したＢモード処理ユニット１３は、超音波送信ユニット１１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。

上記したドプラ処理ユニット１４は、超音波送信ユニット１１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。また、このドプラ処理ユニット１４は、後述するように穿刺針２２の外針２３から突出する内針２４の移動を認識するようになっている。

上記した画像生成ユニット１５は、Ｂモード処理ユニット１３からのデータ信号を反射波の強度を輝度にて表したＢモード画像としてモニター４に表示させるものである。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。また、画像生成ユニット１５は、ドプラ処理ユニット１４から送られる血流情報を平均速度画像、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４にカラー表示させる。さらに、画像生成ユニット１５は、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。

なお、画像生成ユニット１５は、画像データを格納する記憶メモリを搭載しており、例えば診断の後に操作者が検査中に記録された画像を呼び出すことが可能となっている。当該画像生成ユニット１５に入る以前のデータは、「生データ」と呼ばれることがある。

上記した画像メモリ１６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１６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。

上記した画像合成部１７は、画像生成ユニット１５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４に出力する。

制御プロセッサ１８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１Ａの動作を制御する制御手段である。制御プロセッサ１８は、内部記憶部１９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。

上記した内部記憶部１９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、プローブの位置情報、ボディマーク生成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１６中の画像の保管などにも使用される。内部記憶部１９のデータは、インタフェース部２０を経由して外部周辺装置へ転送することも可能となっている。

上記したインタフェース部２０は、入力装置３、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２０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。

ところで、上記したプローブ２には、図２に示すようにガイド用の穿刺アダプタ２１が取り付けられ、この穿刺アダプタ２１内に穿刺針２２が進退自在に挿入されている。

また、プローブ２は、例えば、複数の超音波振動子を２次元状に配列してなり、この各
超音波振動子を図示しない駆動機構により所定の３次元スキャン条件で駆動させることにより、振動子面（振動子配列面）２ａから被検体Ｐ内の病変部（被採取部）２６に対して超音波ビームＢＥを３次元的に操作、すなわち、３次元ボルームスキャンさせ、その超音波のエコー信号をその強弱に応じた微弱な電圧のエコー信号に変換して検出し、そのエコー信号を装置本体１Ａに送信するようになっている。

また、プローブ２から装置本体１Ａに送信されたエコー信号は、超音波受信ユニット１２を介してＢモード処理ユニイト１３及びドプラ処理ユニット１４に送信されてデータ化されたのち、画像生成ユニット１５に送信されるが、この画像生成ユニット１５では、データに基づいて超音波画像（３Ｄ画像）を生成するとともに、後述する針生検時には生体内に挿入される穿刺針２２の画像を生成する。さらに、この画像生成ユニット１５では、穿刺針２２が挿入される面、及びこの面に対し直交する二方向の断層画像を生成し、しかも、後述するように生体内に挿入される穿刺針２２の先端部が病変部２６の近傍に到達した状態で、仮に内針２４が外針２３から突出したと仮定された場合に、採取が期待される病変部２６の組織を画像として生成することができるようになっている。

一方、穿刺針２２は、図３に示すように２重構造に構成されている。すなわち、管状の外針２３と、この外針２３内に摺動自在に挿入される棒状の内針２４とを備えている。外針２３と内針２４はステンレスなどにより構成され、その先端部には刃２３ａ，２４ａが形成されている。穿刺針２２はガンボタン（図示しない）を有し、このガンボタンの押圧操作により、内針２４が外針２３から突出して病変部２６に差し込まれてその組織を採取できるようになっている。この内針２４の外針２３からの突出量は所定量に設定されている。

なお、穿刺アダプタ２１には、位置センサ（図示しない）、或いは穿刺針２２の挿入に基づいて回転する回転ローラ（図示しない）が設けられ、穿刺針２２の挿入距離を測定してその先端位置を認識できるようになっている。

また、穿刺アダプタ２１には挿入状態にある穿刺針２２に微小振動を付与する励振器（図示しない）が設置され、この励振器により振動される穿刺針２２のドプラ効果の影響を受けたエコー信号をプローブ２が受信することにより、穿刺針２２の外針２３から突出する内針２４の動きが認識されるようになっている。

次に、上記した超音波診断装置を用いて針生検を行なう場合について説明する。

まず、プローブ２の穿刺アダプタ２１内に穿刺針２２を装着する。ついで、プローブ２の先端部を被検体Ｐの表面に接触させて超音波を３次元的にスキャンして超音波診断を開始する。この超音波診断により、超音波画像がモニター４に表示され、図４に示すように病変部２６の画像（３Ｄ画像）２６ａが見つかったら、この画像２６ａを見ながら、被検体部Ｐの体表部から体内の病変部２６に向かって穿刺針２２を挿入する。この挿入される穿刺針２２は図５に示すようにモニター４に画像２２ａとして映し出される。そして、この挿入される穿刺針２２の先端部が病変部２６の近傍に到達したら、医師は入力装置５を操作して図５に示す３Ｄ画像２６ａに加えて、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように穿刺針２２が挿入される面、さらにこの面に直交する二方向の面の断層画像、即ち病変部２６の画像２６ａと穿刺針２２の画像２２ａをそれぞれモニター４に表示し、さらに、この状態から仮に穿刺針２２のガンボタンが押圧操作されて内針２４が外針２３から突出した場合に、採取が期待される病変部２６の組織が図７（ａ）〜（ｄ）に示すように画像２８としてそれぞれ表示される。

医者はこれらの画像２８を見て、所望する組織の採取が期待できるか否かを判断し、所望する組織を採取できると判断した場合には、穿刺針２２のガンボタンを押圧操作する。これにより、内針２４が外針２３から突出されて病変部２６に差し込まれてその組織が採取されることになる。

このように病変部２６の組織が実際に採取されたのちは、この採取された組織を図８（ａ）〜（ｄ）に示すように画像３０としてモニター４に表示するとともに、この画像３０を実際に採取された組織のエビデンスとして保存する。

なお、採取が期待される組織を示す画像２８と採取された組織を示す画像３０とは略同一形状の画像であるため、画像の色を異ならせるなどして明確に区別できるようにしても良い。

また、上記した穿刺針２２が被検体Ｐの体表部から体内の病変部２６に向かって挿入されても、その位置を検出できない場合には、採取が期待される組織を画像として表示することはできない。

上記したように、この実施の形態によれば、病変部２６に狙いを定め、その近傍まで穿刺針２２を挿入した状態において、仮にガンボンタンを押圧操作したとしたら採取が期待される組織を、モニター４に画像２８として表示するため、医者は、画像２８を見ることにより、採取に先立って所望する組織を採取できるか否かを判断できる。従って、所望する組織の採取が可能となり、検査結果が医師の予想と大きく異なることがなく、再度の針生検を回避できる。

また、再度、針生検を行なう場合でも、実際に採取した組織を画像３０として保存してあるため、実際に採取した組織を画像３０として表示することにより、無駄な再検査も不要になる。

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。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。

本発明の一実施の形態である超音波診断装置の構成を示すブロック図。 図１の超音波診断装置のプローブ及びこのプローブに装着される穿刺針を示す斜視図。 図２の穿刺針を示す側断面図。 図１の超音波診断装置によって取得された病変部の３Ｄ画像を示す図。 図４の病変部の画像に向かって挿入される穿刺針の画像を示す図。 図６（ａ）は穿刺針が挿入される面における病変部及び穿刺針の断層像を示す図、図６（ｂ）は穿刺針が挿入される面に対し直交する面における病変部及び穿刺針の断層像を示す図、図６（ｃ）は穿刺針が挿入される面に対し図６（ｂ）とは異なる方向から直交する面における病変部及び穿刺針の断層像を示す図。 図７（ａ）は図５の状態から穿刺針の内針が突出されたと仮定した場合に採取が期待される組織の画像を表示する図、図７（ｂ）〜（ｄ）は同じく図６（ａ）〜（ｃ）の状態から穿刺針の内針が突出されたと仮定した場合において採取が期待される組織の画像を表示する図。 図８（ａ）〜（ｄ）は図７（ａ）〜（ｄ）の状態から実際に採取された組織を画像として表示する図。

符号の説明

Ｐ…被検体、４…モニター（表示手段）、１５…画像生成ユニット（画像生成手段）、２１…穿刺アダプタ、２２…穿刺針、２３…外針、２４…内針、２２ａ…穿刺針の画像
、２６…病変部（被採取部）、２６ａ…病変部（被採取部）の画像、２８…採取が期待される組織の画像、３０…採取された組織の画像。

Claims (4)

1. 被検体に対し超音波接触子によって超音波を３次元状にスキャンし、このスキャンにより検出された被採取部の組織を、前記被検体内に２重構造の穿刺針を挿入してその外針から内針を突出させることにより前記被採取部に差し込んで採取するもので、
   前記超音波のスキャンデータに基づいて前記被採取部の画像、及び前記被検体内に挿入される穿刺針の画像を生成する画像生成手段と、
   この画像生成手段により生成された前記被採取部の画像、及び前記穿刺針の画像を表示する表示手段とを具備し、
   前記画像生成手段は、前記穿刺針の内針が前記被採取部に差し込まれる直前において、仮に前記内針が前記外針から突出されたとしたら前記被採取部から採取されることが期待される組織を前記表示手段に画像として表示させることを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記画像生成手段は、前記穿刺針によって前記被採取部の組織が採取されたのちには、採取された組織を画像として前記表示手段に表示させ、この画像を保存することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
3. 前記画像生成手段は、前記被採取部を３次元画像として前記表示手段に表示するとともに、前記穿刺針が挿入されている面、さらに、この面に直交する二方向の面の断層像をそれぞれ前記表示手段に表示させ、これら各表示面において前記採取が期待される組織の画像を表示し、また、前記被採取部の組織が採取されたのちには、採取された組織を画像として前記各表示面に表示して保存することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
4. 前記超音波接触子は前記穿刺針を挿入させる穿刺アダプタを備え、
   この穿刺アダプタに位置センサ或いは回転ローラを設け、これら位置センサ或いは回転ローラによって前記穿刺針の挿入量を測定し位置認識することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。

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