JP2009233247A - 超音波検査システム及び画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バルーンを用いる超音波検査システムにおいて、コストアップを招くことなく、バルーンの拡張具合を正確に制御する。
【解決手段】システム制御部９５は、バルーン拡張ボタン５６が押圧されると、断面積算出部９６に算出指示を送信する。断面積算出部９６は、算出指示を受信すると、超音波画像に写し出されるバルーンの断面積を算出し、システム制御部９５に送信する。システム制御部９５は、算出された断面積が予め決められた上限値以上か否かの判定を行う。システム制御部９５は、上限値以上であると判定すると、警告ダイアログボックスを超音波用モニタ１８に表示させて警告を行うとともに、バルーンの拡張を停止させる。超音波画像に写し出されるバルーンを基に判定を行うので、拡張具合を正確に制御することができる。また、流量センサなどを設ける必要がないので、コストアップを招くこともない。
【選択図】図３

Description

本発明は、超音波内視鏡を用いて体内式の超音波検査を行う超音波検査システム、及びこの超音波検査システムに用いられる画像処理装置に関する。

近年、医療現場において、被検体に超音波を照射し、その反射波を受信して映像化することにより、被検体の内部の状態を非侵襲的に観察する超音波検査が行われている。こうした超音波検査の１つに、体腔内から超音波を照射する体内式の検査がある。体内式の検査では、体の外側から超音波を照射する検査に比べ、胃や大腸などの体壁付近の組織の状態をより詳細に観察することができる。このため、体内式の検査は、例えば、体壁にできた腫瘍や潰瘍が、どれくらいの深さまで及んでいるかを正確に診断したい場合などに重用されている。

体内式の検査には、超音波トランスデューサアレイとＣＣＤなどの撮像素子とが先端部に設けられた超音波内視鏡や、内視鏡の鉗子口に挿通して用いられる超音波プローブが用いられる。超音波内視鏡や超音波プローブの先端から体壁に超音波を照射する際、間に空気が介在していると超音波が著しく減衰するという問題がある。このため、超音波内視鏡や超音波プローブでは、超音波トランスデューサを覆うように先端部に弾性を有するバルーンを取り付けることが行われている。水などの超音波伝達媒体を内部に充満させてバルーンを膨らまし、そのバルーンを体壁に密着させる。そして、バルーンの内側から超音波を照射する。これにより、空気によって超音波が減衰することが防止される。

従来、バルーンの拡張及び収縮には、シリンジポンプが用いられていた。このため、術者は、片方の手で内視鏡の湾曲操作を行いながら、もう片方の手でシリンジポンプを操作しなければならず、操作が非常に煩雑であった。こうしたバルーンの拡張及び収縮時の操作性を改善させるため、ロータリポンプなどの電動式のポンプを用いてバルーンの拡張及び収縮を行うことが試みられている。

電動式のポンプを用いてバルーンの拡張及び収縮を行う場合、過度に拡張させてバルーンが破裂したり、超音波内視鏡や超音波プローブの先端から外れたりすることが懸念される。このため、電動式のポンプを用いる場合には、バルーンが過度に拡張しないよう、送り込む超音波伝達媒体の量を制御する必要がある。

超音波伝達媒体の送り量を制御する方法は、従来より種々提案されている。例えば、特許文献１では、ロータリポンプの回転円盤を回転させるＤＣモータの駆動時間が所定時間以上となった場合に、ＤＣモータの駆動を強制的に停止させることが記載されている。特許文献２には、流量センサによって体腔内に送る液体の流量を測定することが記載されている。また、特許文献３には、経路内に加わる圧力を圧力センサで測定することにより、バルーンの破裂を防止する方法が記載されている。これらの技術を用いれば、電動式のポンプを用いてバルーンの拡張及び収縮を行う場合にも、バルーンが過度に拡張してしまうことを防止することができる。
特開２００１−２９９６８５号公報 特開２００１−３２１３２９号公報 特開２００２−３０１０１９号公報

しかしながら、ポンプの駆動時間で超音波伝達媒体の送り量を制御しようとすると、挿入部の湾曲具合による管路抵抗の変化などにより、送り量が安定しないという問題がある。また、ロータリポンプを用いた場合、回転円盤が押し潰すチューブの硬さが気温などによって変化し、これにともなって回転円盤の回転数が変化してしまうため、同じ時間モータを駆動したとしても送り量が変化してしまうという問題もある。こうした送り量の変化は、バルーンの拡張具合のばらつきとなって表れる。そして、バルーンの拡張具合のばらつきは、バルーンを密着させる操作を行う際に術者に違和感を与え、操作性の低下に繋がってしまう。

一方、流量センサや圧力センサを設けて超音波伝達媒体の送り量を制御する場合には、比較的安定して超音波伝達媒体の送り量を制御することができる。ところが、こうしたセンサを設けると、部品点数の増加や構造の複雑化を招き、コストアップの要因になってしまうという問題が生じる。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、コストアップを招くことなく、バルーンが過度に拡張することを防止する際のバルーンの拡張具合を正確に制御できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、弾性を有するバルーンが着脱自在に取り付けられるバルーン取付部を有し、前記バルーンの内側から超音波を照射するとともに、その反射波を受信して前記反射波に応じた検出信号を生成する超音波内視鏡と、前記超音波内視鏡に超音波伝達媒体を供給して前記バルーンを拡張させるとともに、前記バルーンに保持された前記超音波伝達媒体を排出させることによって前記バルーンを収縮させるポンプ装置と、前記超音波内視鏡によって生成された前記検出信号に画像処理を施して超音波画像を生成する画像処理装置とからなる本発明の超音波検査システムは、前記超音波画像に写し出される前記バルーンの内部空間の断面積を算出する断面積算出手段と、前記断面積算出手段によって算出された前記断面積が予め決められた上限値以上か否かを判定する判定手段と、前記上限値以上であると前記判定手段が判定した際に、前記バルーンの拡張の停止と警告との少なくとも一方を異常処理として実行する異常処理実行手段とを設けたことを特徴とする。

なお、前記判定手段は、前記バルーンを収縮させる際に、前記断面積算出手段によって算出された前記断面積と前記バルーン取付部の断面積とが略一致するか否かの判定を行い、前記異常処理実行手段は、前記各断面積が略一致すると前記判定手段が判定した際に、前記バルーンの収縮の停止を異常処理として実行することが好ましい。

また、前記上限値は、検査部位毎に適切な値が予め決められており、前記判定手段は、前記検査部位に応じた前記上限値で判定を行うことが好ましい。

さらに、前記判定手段は、前記バルーンを拡張又は収縮させる操作が行われている際に、前記断面積算出手段によって算出された断面積が前回算出されたものと同じか否かの判定を行い、前記断面積が一定時間以上変化しない場合に、前記異常処理実行手段に前記異常処理を実行させることが好ましい。

なお、弾性を有するバルーンが着脱自在に取り付けられるバルーン取付部を有し、前記バルーンの内側から超音波を照射するとともに、その反射波を受信して前記反射波に応じた検出信号を生成する超音波内視鏡と、前記超音波内視鏡に超音波伝達媒体を供給して前記バルーンを拡張させるとともに、前記バルーンに保持された前記超音波伝達媒体を排出させることによって前記バルーンを収縮させるポンプ装置とを有する超音波検査システムに用いられ、前記超音波内視鏡によって生成された前記検出信号に画像処理を施して超音波画像を生成する本発明の画像処理装置は、前記超音波画像に写し出される前記バルーンの内部空間の断面積を算出する断面積算出手段と、前記断面積算出手段によって算出された前記断面積が予め決められた上限値以上か否かを判定する判定手段と、前記上限値以上であると前記判定手段が判定した際に、前記バルーンの拡張の停止と警告との少なくとも一方を異常処理として実行する異常処理実行手段とを設けたことを特徴とする。

本発明では、超音波画像に写し出されるバルーンの断面積を算出し、算出された断面積が予め決められた上限値以上か否かを判定し、上限値以上であると判定された際に、バルーンの拡張の停止と警告との少なくとも一方を実行するようにした。このように、超音波画像に実際に写し出されるバルーンの断面積を基に拡張の停止又は警告を行うことで、バルーンの拡張具合を正確に制御することができる。また、流量センサや圧力センサなどを設ける必要がないので、コストアップを招くこともない。

図１に示すように、超音波検査システム２は、体腔内を撮影する超音波内視鏡１０と、超音波画像１１０（図４参照）を生成する超音波用プロセッサ装置（画像処理装置）１２と、内視鏡画像を生成する内視鏡用プロセッサ装置１４と、体腔内を照明するための照明光を超音波内視鏡１０に供給する光源装置１６と、超音波画像１１０を表示する超音波用モニタ１８と、内視鏡画像を表示する内視鏡用モニタ２０と、超音波内視鏡１０に対して水を送排水するためのポンプ装置２２と、このポンプ装置２２が送排水する水を貯留するタンク２４とで構成されている。

超音波内視鏡１０は、体腔内に挿入される挿入部４０と、この挿入部４０の基端部に連結された操作部４２と、この操作部４２に一端が接続されたユニバーサルコード４４とからなる。ユニバーサルコード４４の他端部には、超音波用プロセッサ装置１２に接続される超音波用コネクタ４６と、内視鏡用プロセッサ装置１４に接続される内視鏡用コネクタ４７と、光源装置１６に接続される光源用コネクタ４８とが設けられている。超音波内視鏡１０は、これらの各コネクタ４６、４７、４８を介して各装置１２、１４、１６に着脱自在に接続される。

挿入部４０は、断面円形の管状に形成され、可撓性を有している。挿入部４０の先端部５０には、超音波画像１１０を取得するための超音波トランスデューサアレイ７５（図２参照）や内視鏡画像を取得するためのＣＣＤ８０（図３参照）などが配置される。また、先端部５０には、弾性を有するバルーン５２が着脱自在に取り付けられる。バルーン５２は、先端部５０の外面に密着するように収縮した状態で体腔内に挿入される。そして、バルーン５２は、超音波トランスデューサアレイ７５から超音波を照射する際に、ポンプ装置２２から供給される水によって拡張する。これにより、バルーン５２は、先端部５０の体壁への密着性を高めるとともに、超音波トランスデューサアレイ７５から照射される超音波及びその反射波が空気によって減衰してしまうことを防止する。また、バルーン５２は、拡張した後、内部に保持した水が排水されることによって再び収縮する。このバルーン５２には、例えば、ラテックスゴムなどが用いられる。また、バルーン５２に送水される水は、溶解ガスを脱気した脱気水であることが好ましい。

挿入部４０、及び操作部４２には、バルーン５２内に水を送排水するための送排水管路５４が形成されている。送排水管路５４は、先端部５０に一端を露呈させ、操作部４２の後端に設けられたチューブ接続部５５に他端を露呈させる。また、操作部４２には、ポンプ装置２２に送水を指示してバルーン５２を拡張させるためのバルーン拡張ボタン５６と、ポンプ装置２２に排水を指示してバルーン５２を収縮させるためのバルーン収縮ボタン５７とが設けられている。

ポンプ装置２２には、第１及び第２の送排水口６０、６１が設けられている。各送排水口６０、６１には、可撓性を有するチューブ３０、３１がそれぞれ接続されている。チューブ３０は、第１送排水口６０に一端が接続され、チューブ接続部５５に他端が接続される。チューブ３１は、第２送排水口６１に一端が接続され、タンク２４のチューブ接続部２４ａに他端が接続されている。これにより、タンク２４からチューブ３１、ポンプ装置２２、チューブ３０、及び送排水管路５４を経由してバルーン５２に至る閉塞された管路が形成される。

ポンプ装置２２は、ロータを回転させることによって管路内の流体（本例では水）に流れを生じさせるとともに、ロータの回転方向を切り替えることによって流体の流れ方向を選択的に切り替えることができるロータリポンプ１００（図３参照）を有している。ポンプ装置２２は、このロータリポンプ１００を駆動することで、各送排水口６０、６１の一方から流体を吸引し、他方から吐出する。なお、ロータリポンプ１００の構成については、例えば、特開２００１−３２１３２９号公報に詳細に説明されている。

ポンプ装置２２は、バルーン拡張ボタン５６が押圧された際に、第２送排水口６１が吸引を行い、第１送排水口６０が吐出を行うようにロータリポンプ１００を制御することで、タンク２４内に貯留された水をバルーン５２内に送水する。そして、ポンプ装置２２は、バルーン収縮ボタン５７が押圧された際に、第１送排水口６０が吸引を行い、第２送排水口６１が吐出を行うようにロータリポンプ１００を制御することで、バルーン５２内に保持された水を排水し、その水をタンク２４に戻す。

また、ポンプ装置２２には、送水時の流量を調節するための送水側調節ボリューム６２と、排水時の流量を調節するための排水側調節ボリューム６３とが設けられている。ポンプ装置２２は、各ボリューム６２、６３の設定に応じて送水時の流量と排水時の流量とを独立に制御する。これにより、例えば、送水時の流量は少なく設定し、排水時の流量は多く設定することができる。こうすれば、バルーン５２が急激に拡張して破裂したり先端部５０から外れたりすることを防止することができるとともに、バルーン５２を迅速に収縮させて検査の効率を向上させることができる。

超音波用プロセッサ装置１２は、ケーブル３４を介して超音波用モニタ１８と接続されている。超音波用プロセッサ装置１２は、生成した超音波画像１１０をケーブル３４を介して超音波用モニタ１８に出力し、超音波用モニタ１８に超音波画像１１０を表示させる。同様に、内視鏡用プロセッサ装置１４は、ケーブル３５を介して内視鏡用モニタ２０と接続されている。内視鏡用プロセッサ装置１４は、生成した内視鏡画像をケーブル３５を介して内視鏡用モニタ２０に出力し、内視鏡用モニタ２０に内視鏡画像を表示させる。また、超音波用プロセッサ装置１２は、ケーブル３６を介してポンプ装置２２と接続されている。超音波用プロセッサ装置１２とポンプ装置２２とは、ケーブル３６を介して各種の信号を互いに送受する。

図２（ａ）に示すように、バルーン５２は、側面中央付近が太鼓状に膨らんだ円筒形状に形成されている。バルーン５２の両端には、円環状に形成されたリング部５２ａ、５２ｂが一体に形成されている。各リング部５２ａ、５２ｂの直径は、先端部５０の直径よりも僅かに狭められている。

超音波内視鏡１０の挿入部４０の先端部５０には、一対の取付溝７２、７３からなるバルーン取付部７０が設けられている。各取付溝７２、７３は、バルーン５２の各リング部５２ａ、５２ｂに応じて、円形の丸溝状に形成されている。また、各取付溝７２、７３の間隔は、各リング部５２ａ、５２ｂの間隔と略一致している。バルーン取付部７０にバルーン５２を取り付ける際には、まず、各リング部５２ａ、５２ｂを広げてバルーン５２を先端部５０に挿通する。そして、バルーン５２の弾性によって各リング部５２ａ、５２ｂを各取付溝７２、７３に嵌合させる。これにより、図２（ｂ）に示すように、バルーン５２は、内部の気密を保持した状態でバルーン取付部７０に着脱自在に取り付けられる。

各取付溝７２、７３の間には、送排水管路５４の一端が露呈した送排水口５４ａが設けられている。これにより、チューブ接続部５５とバルーン取付部７０とが接続され、送排水口５４ａを介してバルーン５２に対しての送排水が行われる。また、各取付溝７２、７３の間には、超音波の照射と反射波の受信とを行う超音波トランスデューサアレイ７５が設けられている。超音波トランスデューサアレイ７５は、バルーン取付部７０に取り付けられたバルーン５２によって覆われる。これにより、バルーン５２の内側から超音波が照射され、空気による超音波の減衰が防止される。

図３は、超音波検査システム２の電気的構成を概略的に示すブロック図である。超音波内視鏡１０には、バルーン拡張ボタン５６、バルーン収縮ボタン５７、超音波トランスデューサアレイ（ＵＴアレイ）７５の他に、ＣＣＤ８０と相関二重サンプリング／プログラマブルゲインアンプ（以下、ＣＤＳ／ＰＧＡと称す）８１とが設けられている。ＣＣＤ８０、及び超音波トランスデューサアレイ７５は、前述のように、挿入部４０の先端部５０に配置される。ＣＣＤ８０は、観察窓を介して入射した被写体像を撮像し、被写体像に応じた撮像信号を出力する。ＣＤＳ／ＰＧＡ８１は、ＣＣＤ８０から出力される撮像信号に対してノイズ除去と増幅とを行う。

超音波トランスデューサアレイ７５は、複数の超音波トランスデューサが二次元アレイ状に配列されて構成される。超音波トランスデューサアレイ７５は、各超音波トランスデューサから超音波を照射する。また、超音波トランスデューサアレイ７５は、照射した超音波が被検体で反射した反射波を各超音波トランスデューサで受信して圧電変換することにより、反射波に応じた検出信号を生成する。

内視鏡用プロセッサ装置１４には、ＣＣＤ用タイミングジェネレータ（以下、ＣＣＤ用ＴＧと称す）８４、ＣＣＤドライバ８５、Ａ／Ｄ変換器（以下、Ａ／Ｄと称す）８６、内視鏡画像生成部８７、及び内視鏡用プロセッサ装置１４の各部を統括的に制御するシステム制御部８８が設けられている。

ＣＣＤ用ＴＧ８４は、システム制御部８８の制御の下、タイミング信号（クロックパルス）をＣＣＤドライバ８５に入力する。ＣＣＤドライバ８５は、入力されたタイミング信号に基づいて駆動信号をＣＣＤ８０に入力し、ＣＣＤ８０の蓄積電荷の読み出しタイミングやＣＣＤ８０の電子シャッタのシャッタ速度などを制御する。

Ａ／Ｄ８６は、ＣＤＳ／ＰＧＡ８１から出力されるアナログの撮像信号をデジタルの画像データに変換する。内視鏡画像生成部８７は、Ａ／Ｄ８６でデジタル化された画像データに対して各種の画像処理を施し、内視鏡画像を生成する。また、内視鏡画像生成部８７は、生成した内視鏡画像を内視鏡用モニタ２０の形式に対応したビデオ信号（コンポーネント信号、コンポジット信号など）に変換し、そのビデオ信号を内視鏡用モニタ２０に出力する。これにより、内視鏡画像が内視鏡用モニタ２０に表示される。

超音波用プロセッサ装置１２には、超音波用タイミングジェネレータ（以下、超音波用ＴＧと称す）９０、送信部９１、受信部９２、Ａ／Ｄ変換器（以下、Ａ／Ｄと称す）９３、超音波画像生成部９４、及び超音波用プロセッサ装置１２の各部を統括的に制御するシステム制御部（判定手段、異常処理実行手段）９５が設けられている。システム制御部９５には、ユニバーサルコード４４などを介してバルーン拡張ボタン５６とバルーン収縮ボタン５７とが接続されている。また、システム制御部９５は、ケーブル３６を介してポンプ装置２２と接続されている。

超音波用ＴＧ９０は、システム制御部９５の制御の下、駆動パルスを送信部９１に入力する。送信部９１は、超音波用ＴＧ９０から送信される駆動パルスに基づいて、超音波トランスデューサアレイ７５に超音波を発生させるための励振パルス（パルス電圧）を送信する。受信部９２は、励振パルスの送信に応じて超音波トランスデューサアレイ７５から出力される検出信号を受信し、その検出信号をＡ／Ｄ９３に出力する。

Ａ／Ｄ９３は、受信部９２から出力されるアナログの検出信号をデジタル化する。超音波画像生成部９４は、Ａ／Ｄ９３でデジタル化された検出信号に対して各種の画像処理を施し、超音波画像１１０を生成する。また、超音波画像生成部９４は、生成した超音波画像１１０を超音波用モニタ１８の形式に対応したビデオ信号（コンポーネント信号、コンポジット信号など）に変換し、そのビデオ信号を超音波用モニタ１８に出力する。これにより、超音波画像１１０が超音波用モニタ１８に表示される。

ポンプ装置２２は、バルーン５２に対する送排水を行うためのロータリポンプ１００と、このロータリポンプ１００を駆動するための駆動回路１０１と、ポンプ装置２２の各部を統括的に制御する制御回路１０２とを備えている。制御回路１０２には、送水側調節ボリューム６２と排水側調節ボリューム６３とが接続されており、各ボリューム６２、６３の設定値が入力される。また、制御回路１０２は、ケーブル３６を介して超音波用プロセッサ装置１２のシステム制御部９５と接続されている。

超音波用プロセッサ装置１２のシステム制御部９５は、バルーン拡張ボタン５６が押圧されると、バルーン５２の拡張を指示する拡張指示信号を制御回路１０２に送信する。制御回路１０２は、拡張指示信号を受信すると、送水側調節ボリューム６２の設定値に応じた送水制御信号を駆動回路１０１に送信する。駆動回路１０１は、この送水制御信号を基にロータの回転方向、及び回転速度を制御してロータリポンプ１００を駆動し、タンク２４内に貯留された水を送水してバルーン５２を拡張させる。

一方、システム制御部９５は、バルーン収縮ボタン５７が押圧されると、バルーン５２の収縮を指示する収縮指示信号を制御回路１０２に送信する。制御回路１０２は、収縮指示信号を受信すると、排水側調節ボリューム６３の設定値に応じた排水制御信号を駆動回路１０１に送信する。駆動回路１０１は、この排水制御信号を基にロータリポンプ１００を駆動し、バルーン５２内に保持された水を排水してバルーン５２を収縮させる。

ところで、バルーン５２を過度に拡張させると、バルーン５２が体腔内で破裂したり、バルーン取付部７０から外れたりする恐れがある。また、バルーン５２を過度に収縮させると、吸引力によってバルーン５２が変形したり、送排水管路５４の送排水口５４ａに食い込んでしまったりする恐れがある。さらに、バルーン５２を過度に収縮させると、各リング部５２ａ、５２ｂと各取付溝７２、７３との間から送排水管路５４内に空気が侵入し、次にバルーン５２を拡張させた際に、この空気がバルーン５２内に入り込んで気泡が生じてしまうことも懸念される。

超音波用プロセッサ装置１２の超音波画像生成部９４には、こうしたバルーン５２の過度の拡張及び収縮を防止するための断面積算出部（断面積算出手段）９６が設けられている。図４に示すように、超音波画像１１０には、体腔内の状態が写し出されるとともに、先端部５０に設けられたバルーン取付部７０とバルーン５２との断面が写し出される。断面積算出部９６は、Ａ／Ｄ９３でデジタル化された検出信号を基に、超音波画像１１０に写し出されるバルーン５２の内部空間の断面積を算出する。超音波用プロセッサ装置１２は、断面積算出部９６が算出したバルーン５２の内部空間の断面積を基に、バルーン５２の拡張及び収縮の度合いを判定することで、バルーン５２の過度の拡張及び収縮を防止する。

超音波画像１１０に写し出されるバルーン５２は、言い換えると、超音波トランスデューサアレイ７５から照射された超音波が最初に反射した点を映像化したものである。断面積算出部９６は、断面積の算出処理を開始すると、先ず、図５（ａ）に示すように、先端部５０の表面（超音波トランスデューサアレイ７５の表面）から最初の反射点１１２までの距離情報Ｒを、検出信号に基づいて複数サンプリングする。この後、断面積算出部９６は、図５（ｂ）に示すように、取得した各距離情報Ｒを基に、バルーン５２（反射点１１２を結んだ軌跡）の内接円１１４を計算する。そして、断面積算出部９６は、この内接円１１４の面積からバルーン取付部７０の断面積を引いたもの（図中斜線で示す部分）をバルーン５２の内部空間の断面積として算出する。

なお、図５（ａ）では、便宜的に距離情報Ｒを等分に８点サンプリングするように示しているが、実際には、もっと多くの距離情報Ｒがサンプリングされる。但し、サンプリング数を多くし過ぎると、断面積算出部９６の処理負荷が大きくなってしまう。従って、距離情報Ｒのサンプリング数は、内接円１１４の計算精度、及び断面積算出部９６の処理能力などに応じて適宜決定すればよい。

断面積算出部９６による断面積の算出処理は、システム制御部９５からの算出指示に応じて行われる。システム制御部９５は、バルーン拡張ボタン５６が押圧されると、拡張指示信号を制御回路１０２に送信するとともに、断面積の算出を指示する算出指示を断面積算出部９６に送信する。断面積算出部９６は、算出指示を受信すると、上記のようにバルーン５２の内部空間の断面積を算出し、その算出結果をシステム制御部９５に送信する。また、断面積算出部９６は、算出指示を受信している間（バルーン拡張ボタン５６が押圧されている間）、断面積の算出を定期的に繰り返し、その都度、算出結果をシステム制御部９５に送信する。

システム制御部９５には、予め決められたバルーン５２の内部空間の断面積の上限値が記憶されている。システム制御部９５は、断面積算出部９６から断面積の算出結果を受信すると、その断面積が前記上限値以上か否かの判定を行う。そして、システム制御部９５は、算出された断面積が上限値以上であると判定すると、制御回路１０２への拡張指示信号の送信を止めてロータリポンプ１００の駆動を停止させ、バルーン５２の拡張を停止させる。

また、システム制御部９５は、バルーン５２の内部空間の断面積が上限値以上であると判定すると、図６に示すように、バルーン５２が過度に拡張する恐れがあることを示す警告ダイアログボックス１１６を超音波用モニタ１８に表示させる。このように、システム制御部９５は、判定結果に応じてバルーン５２の拡張を自動的に停止させるとともに、警告ダイアログボックス１１６を表示させて警告を行うことにより、バルーン５２が過度に拡張してしまうことを防止する。なお、判定に用いられる上限値は、バルーン５２の容量などに応じて適宜決定すればよい。

一方、システム制御部９５は、バルーン収縮ボタン５７が押圧されると、収縮指示信号を制御回路１０２に送信するとともに、算出指示を断面積算出部９６に送信する。断面積算出部９６は、算出指示を受信すると、バルーン拡張ボタン５６が押圧された場合と同様に、バルーン５２の内部空間の断面積を算出して算出結果をシステム制御部９５に送信する。

システム制御部９５は、断面積算出部９６から断面積の算出結果を受信すると、その断面積がバルーン取付部７０の断面積と一致するか否かの判定を行う。そして、システム制御部９５は、算出されたバルーン５２の内部空間の断面積とバルーン取付部７０の断面積とが一致すると判定すると、制御回路１０２への収縮指示信号の送信を止めてロータリポンプ１００の駆動を停止させ、バルーン５２の収縮を停止させる。このように、システム制御部９５は、判定結果に応じてバルーン５２の収縮を自動的に停止させることにより、バルーン５２が過度に収縮してしまうことを防止する。なお、バルーン５２の内部空間の断面積とバルーン取付部７０の断面積とが一致するか否かの判定を行う際、各断面積が完全に一致している必要はなく、各断面積の差分が所定の範囲内にあるときに、一致していると判定すればよい。

次に、図７及び図８に示すフローチャートを参照しながら、上記構成による超音波検査システム２の作用について説明する。医師や技師又は看護師などの検査スタッフは、超音波検査システム２で検査を実施する際、先ず図１に示すように各部をセットする。この際、バルーン５２は、内部の水が完全に抜かれ、先端部５０の外面に密着するように収縮した状態で保持される。検査スタッフは、超音波検査システム２をセットした後、内視鏡用プロセッサ装置１４に設けられた検査開始ボタン（図示は省略）を押圧する。これにより、超音波検査システム２の各部に検査の開始が指示される。

内視鏡用プロセッサ装置１４のシステム制御部８８は、検査開始の指示を受けると、ＣＣＤ用ＴＧ８４を制御し、ＣＣＤドライバ８５によるＣＣＤ８０の駆動を開始させる。ＣＣＤ８０は、ＣＣＤドライバ８５の駆動に応じて観察窓から入射した被写体像を撮像し、被写体像に応じた撮像信号を出力する。出力された撮像信号は、ＣＤＳ／ＰＧＡ８１でノイズ除去と増幅とが行われた後、Ａ／Ｄ８６に入力され、デジタルの画像データに変換される。画像データは、内視鏡画像生成部８７に入力される。内視鏡画像生成部８７は、入力された画像データに対して各種の画像処理を施し、画像データから内視鏡画像を生成する。また、内視鏡画像生成部８７は、生成した内視鏡画像を内視鏡用モニタ２０の形式に対応したビデオ信号に変換し、そのビデオ信号を内視鏡用モニタ２０に出力する。これにより、内視鏡画像が内視鏡用モニタ２０に表示される。

超音波用プロセッサ装置１２のシステム制御部９５は、検査開始の指示を受けると、超音波用ＴＧ９０の制御を開始する。超音波用ＴＧ９０は、システム制御部９５の制御の下、駆動パルスを送信部９１に入力する。送信部９１は、超音波用ＴＧ９０から送信される駆動パルスに基づいて、超音波トランスデューサアレイ７５に励振パルスを送信する。

超音波トランスデューサアレイ７５は、送信部９１から入力される励振パルスに応じて超音波を照射し、その超音波が被検体で反射した反射波を受信する。そして、その反射波を圧電変換することにより、反射波に応じた検出信号を生成する。生成された検出信号は、超音波用プロセッサ装置１２に送られ、受信部９２に受信される。受信部９２は、受信した検出信号をＡ／Ｄ９３に出力する。

検出信号は、Ａ／Ｄ９３でデジタル化された後、超音波画像生成部９４に入力される。超音波画像生成部９４は、デジタル化された検出信号に画像処理を施して超音波画像を生成するとともに、この超音波画像を超音波用モニタ１８の形式に対応したビデオ信号に変換し、超音波用モニタ１８に出力する。これにより、超音波画像が超音波用モニタ１８に表示される。

検査スタッフは、各モニタ１８、２０に各画像が表示されると、患者の体腔内に超音波内視鏡１０の挿入部４０を挿入し、体腔内の観察を始める。体腔内の観察は、先ず内視鏡画像によって行われる。そして、内視鏡画像によって体腔内に患部を発見した際など、体壁付近の組織の状態をより詳細に観察したい場合に、超音波画像による観察に切り替えられる。

超音波画像による観察を行う場合には、バルーン拡張ボタン５６を押圧し、タンク２４内に貯留された水を送水してバルーン５２を拡張させる。バルーン５２に送水する際の流量は、送水側調節ボリューム６２を操作することによって任意に設定することができる。また、バルーン拡張ボタン５６を押圧すると、バルーン５２の内部空間の断面積の算出が断面積算出部９６によって行われるとともに、算出された断面積が上限値以上か否かの判定がシステム制御部９５によって行われる。

システム制御部９５は、断面積が上限値以上であると判定すると、バルーン５２の拡張を停止させるとともに、警告ダイアログボックス１１６を超音波用モニタ１８に表示させて警告を行う。これにより、バルーン５２を過度に拡張させてしまうことが確実に防止される。検査スタッフは、バルーン５２を所望の大きさに拡張させるか、あるいは警告ダイアログボックス１１６が表示された後、バルーン拡張ボタン５６の押圧を解除する。システム制御部９５は、警告ダイアログボックス１１６を表示させている場合、バルーン拡張ボタン５６の押圧解除とともに、警告ダイアログボックス１１６を非表示にする。

検査スタッフは、バルーン５２を拡張させた後、そのバルーン５２を患部などの被観察部位に密着させる。これにより、被観察部位の周囲の超音波画像が超音波用モニタ１８に表示され、被観察部位の皮下組織の状態を詳細に観察することができる。

検査スタッフは、超音波画像による観察を終えると、バルーン５２を被観察部位から離す。そして、バルーン収縮ボタン５７を押圧し、バルーン５２内に保持された水を排水してバルーン５２を収縮させる。バルーン５２から排水する際の流量は、排水側調節ボリューム６３を操作することによって任意に設定することができる。このように、送水時の流量と排水時の流量とをそれぞれ独立的に設定できるようにすることで、例えば、送水時の流量を少なく設定してバルーン５２をゆっくり拡張させ、排水時の流量を多く設定してバルーン５２を迅速に収縮させるといったことが可能になる。

また、バルーン収縮ボタン５７を押圧すると、バルーン５２の内部空間の断面積の算出が断面積算出部９６によって行われるとともに、算出された断面積がバルーン取付部７０の断面積と一致するか否かの判定がシステム制御部９５によって行われる。システム制御部９５は、バルーン５２の内部空間の断面積がバルーン取付部７０の断面積と一致すると判定すると、バルーン５２の収縮を自動的に停止させる。これにより、バルーン５２を過度に収縮させてしまうことが確実に防止される。上記一連の処理は、検査終了が指示されるまで繰り返される。

このように、上記実施形態によれば、バルーン５２を過度に拡張及び収縮させてしまうことを確実に防止することができる。この際、上記実施形態では、超音波画像１１０に写し出されるバルーン５２の内部空間の断面積を算出し、この断面積を基にバルーン５２の拡張及び収縮を停止させるようにしたので、バルーン５２の拡張及び収縮を正確に制御することができる。また、流量センサや圧力センサなどを設ける必要がないので、コストアップを招くこともない。

なお、上記実施形態では、バルーン５２の拡張及び収縮の停止と警告とを行うようにしたが、停止と警告との一方のみを行うようにしてもよい。また、上記実施形態では、警告ダイアログボックス１１６によって警告を行うようにしたが、警告は、これに限ることなく、例えば、警告音を発するものや警告灯を点灯させるものなど、バルーン５２が過度に拡張及び収縮することを警告できるものであれば如何なるものでもよい。但し、医師や技師などの術者は、検査中、超音波用モニタ１８などの画面を注視し、超音波内視鏡１０の操作に集中しているため、警告音や警告灯で警告を行ったとしても、気が付かない恐れがある。従って、バルーン５２が過度に拡張及び収縮することの警告は、上記のように、超音波用モニタ１８の画面上で行うことが好適である。

また、上記実施形態では、バルーン５２の外径を内接円１１４で近似し、バルーン５２の内部空間の断面積を算出したが、これに限ることなく、例えば、バルーン５２の外径を外接円で近似して断面積を算出してもよいし、各距離情報Ｒの平均値を半径とした円で近似して断面積を算出してもよい。さらには、各距離情報Ｒから超音波画像１１０に写し出されたバルーン５２の輪郭を正確に抽出して断面積を算出してもよい。こうすれば、バルーン５２の内部空間の断面積の算出精度を高めることができる。一方、内接円や外接円などで近似して断面積を算出する場合には、算出精度は僅かに低下してしまうものの、断面積算出部９６の処理負荷を軽減させることができる。

さらに、上記実施形態では、円形の断面を有するバルーン５２を示したが、バルーン５２は、矩形や楕円形の断面を有するものでもよい。この場合には、それぞれに応じた形状で近似を行い、断面積を算出すればよい。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、上記第１の実施形態と機能・構成上同一のものについては、同符号を付し、詳細な説明を省略する。図９に示すように、超音波検査システム１４０の超音波用プロセッサ装置１４２には、部位別断面積情報１４６を記憶したＲＯＭ１４４が設けられている。ＲＯＭ１４４は、システム制御部１４８に接続されている。また、システム制御部１４８には、文字情報や各種の操作指示を入力するためのキーボード１５０が接続されている。

部位別断面積情報１４６には、図１０に示すように、検査部位とバルーン５２の内部空間の断面積の上限値とが対応付けられて記憶されている。例えば、食道や小腸などといった比較的狭い体腔内でバルーン５２を大きく拡張させてしまうと、体壁を圧迫して患者に不快感を与えてしまう恐れがある。反面、胃や大腸などといった比較的広い体腔内を観察する際に、狭い体腔に合わせてバルーン５２を小さく拡張させてしまうと、バルーン５２を被観察部位に密着させる際の操作性が低下する。このため、部位別断面積情報１４６には、狭い体腔には上限値を小さくし、広い体腔には上限値を大きくするといったように、検査部位毎に適切な上限値が記憶されている。

図１１のフローチャートに示すように、検査スタッフは、検査を開始した後、超音波内視鏡１０の挿入部４０を挿入して体腔内の観察を始める前に、キーボード１５０を操作し、システム制御部１４８に当該検査の検査部位を入力する。システム制御部１４８は、検査部位が入力されると、ＲＯＭ１４４にアクセスして部位別断面積情報１４６を参照し、入力された検査部位に対応したバルーン５２の内部空間の断面積の上限値を読み出す。そして、システム制御部１４８は、読み出した上限値を作業用のメモリに記憶させる。

システム制御部１４８は、バルーン拡張ボタン５６の押圧に応じて、断面積算出部９６がバルーン５２の内部空間の断面積の算出を行うと、作業用のメモリに記憶させた上限値を基に、算出された断面積が上限値以上か否かの判定を行う。そして、断面積が上限値以上であると判定すると、上記実施形態と同様に、バルーン５２の拡張の停止と、警告ダイアログボックス１１６の表示とを行う。なお、以下の処理は、上記第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。

このように、部位別断面積情報１４６から上限値を読み出し、検査部位毎に適切な上限値で判定を行うことにより、患者に不快感を与えたり、操作性が低下したりすることを防止することができる。なお、本実施形態では、ＲＯＭ１４４に部位別断面積情報１４６を記憶させたが、部位別断面積情報１４６は、これに限ることなく、例えば、コンパクトフラッシュ（登録商標）カードなどの記憶媒体や、外付けのＨＤＤなどといった外部機器に記憶させてもよい。さらには、ＬＡＮなどのネットワークを介して接続されるサーバに記憶させてもよい。

また、本実施形態では、キーボード１５０から検査部位を入力し、入力された検査部位に応じた上限値を部位別断面積情報１４６から読み出すようにしたが、これに限ることなく、例えば、検査部位毎の上限値をキーボード１５０から直接入力するようにしてもよい。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図１２に示すように、超音波検査システム１６０の超音波用プロセッサ装置１６２は、システム制御部１６４に計時を行うタイマ１６６を有している。図１３のフローチャートに示すように、システム制御部１６４は、断面積算出部９６によって算出されたバルーン５２の内部空間の断面積が、上限値以上ではないと判定した後、算出された断面積が前回算出されたものと同じか否かを判定する。システム制御部１６４は、算出された断面積が前回と同じであると判定すると、タイマ１６６を起動させる。

バルーン５２に対して送水を行っているにも関わらず、バルーン５２の内部空間の断面積が変化していない場合、バルーン５２が奥行き方向のみに拡張している、あるいは既に漏水が始まっているなどの異常があることが懸念される。このため、システム制御部１６４は、タイマ１６６による計時を基に、算出された断面積が前回算出されたものと同じであるという判定が所定時間以上繰り返された場合、バルーン５２の拡張の停止と、警告ダイアログボックス１１６の表示とを行う。

これにより、バルーン５２が奥行き方向のみに拡張して破裂することを防止できるとともに、既に漏水が始まっている場合には、漏水を停止させることができる。なお、算出された断面積が前回算出されたものと同じか否かの判定は、各断面積が完全に同じである必要はなく、各断面積の差分が所定の範囲内にあるときに、同じであると判定すればよい。

なお、上記各実施形態では、断面積算出手段と、判定手段と、異常処理実行手段とを超音波用プロセッサ装置に設け、断面積の算出処理や断面積の判定処理などを超音波用プロセッサ装置で行うようにしたが、これに限ることなく、例えば、上記各手段を内視鏡用プロセッサ装置やポンプ装置などに設け、断面積の算出処理や判定処理を内視鏡用プロセッサ装置やポンプ装置で行ってもよい。あるいは、上記各手段を複数の装置に分割して設けてもよい。また、上記各実施形態では、バルーンを収縮させる際に、バルーンの内部空間の断面積がバルーン取付部の断面積と一致するか否かの判定を行って、バルーンの収縮を自動的に停止させるようにしたが、これに限ることなく、一致すると判定された際に警告を行うようにしてもよい。

なお、上記各実施形態では、超音波内視鏡に本発明を適用した例を示したが、本発明は、これに限ることなく、例えば、電子内視鏡などの鉗子チャンネルに挿通して用いられる超音波プローブに適用してもよい。また、上記各実施形態では、バルーン５２に供給される超音波伝達媒体として水を示したが、超音波伝達媒体は、これに限ることなく、超音波の減衰を防止できるものであれば、他の如何なる液体又は気体でもよい。さらに、上記各実施形態では、超音波伝達媒体の供給及び排出にロータリポンプ１００を用いたが、超音波伝達媒体の供給及び排出が可能なものであれば他の如何なるポンプでもよい。

超音波検査システムの構成を概略的に示す説明図である。 先端部及びバルーンの構成を概略的に示す説明図である。 超音波検査システムの電気的構成を概略的に示すブロック図である。 超音波画像の一例を示す説明図である。 バルーンの断面積の算出手順を概略的に示す説明図である。 警告ダイアログボックスの一例を示す説明図である。 検査手順を概略的に示すフローチャートである。 検査手順を概略的に示すフローチャートである。 バルーンの断面積の上限値を検査部位毎に設定する例を示すブロック図である。 部位別断面積情報の一例を示す説明図である。 バルーンの断面積の上限値を検査部位毎に設定する際の検査手順を概略的に示すフローチャートである。 システム制御部にタイマを設けた例を示すブロック図である。 算出された断面積が前回算出されたものと同じであるか否かの判定を行う例を示すフローチャートである。

符号の説明

２、１４０、１６０ 超音波検査システム
１０ 超音波内視鏡
１２、１４２、１６２ 超音波用プロセッサ装置（画像処理装置）
１４ 内視鏡用プロセッサ装置
２２ ポンプ装置
５２ バルーン
７０ バルーン取付部
９５、１４８、１６４ システム制御部（判定手段、異常処理実行手段）
９６ 断面積算出部（断面積算出手段）
１１０ 超音波画像

Claims (5)

1. 弾性を有するバルーンが着脱自在に取り付けられるバルーン取付部を有し、前記バルーンの内側から超音波を照射するとともに、その反射波を受信して前記反射波に応じた検出信号を生成する超音波内視鏡と、
   前記超音波内視鏡に超音波伝達媒体を供給して前記バルーンを拡張させるとともに、前記バルーンに保持された前記超音波伝達媒体を排出させることによって前記バルーンを収縮させるポンプ装置と、
   前記超音波内視鏡によって生成された前記検出信号に画像処理を施して超音波画像を生成する画像処理装置とからなる超音波検査システムにおいて、
   前記超音波画像に写し出される前記バルーンの内部空間の断面積を算出する断面積算出手段と、
   前記断面積算出手段によって算出された前記断面積が予め決められた上限値以上か否かを判定する判定手段と、
   前記上限値以上であると前記判定手段が判定した際に、前記バルーンの拡張の停止と警告との少なくとも一方を異常処理として実行する異常処理実行手段とを設けたことを特徴とする超音波検査システム。
2. 前記判定手段は、前記バルーンを収縮させる際に、前記断面積算出手段によって算出された前記断面積と前記バルーン取付部の断面積とが略一致するか否かの判定を行い、
   前記異常処理実行手段は、前記各断面積が略一致すると前記判定手段が判定した際に、前記バルーンの収縮の停止を異常処理として実行することを特徴とする請求項１記載の超音波検査システム。
3. 前記上限値は、検査部位毎に適切な値が予め決められており、
   前記判定手段は、前記検査部位に応じた前記上限値で判定を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の超音波検査システム。
4. 前記判定手段は、前記バルーンを拡張又は収縮させる操作が行われている際に、前記断面積算出手段によって算出された断面積が前回算出されたものと同じか否かの判定を行い、前記断面積が一定時間以上変化しない場合に、前記異常処理実行手段に前記異常処理を実行させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の超音波検査システム。
5. 弾性を有するバルーンが着脱自在に取り付けられるバルーン取付部を有し、前記バルーンの内側から超音波を照射するとともに、その反射波を受信して前記反射波に応じた検出信号を生成する超音波内視鏡と、前記超音波内視鏡に超音波伝達媒体を供給して前記バルーンを拡張させるとともに、前記バルーンに保持された前記超音波伝達媒体を排出させることによって前記バルーンを収縮させるポンプ装置とを有する超音波検査システムに用いられ、前記超音波内視鏡によって生成された前記検出信号に画像処理を施して超音波画像を生成する画像処理装置において、
   前記超音波画像に写し出される前記バルーンの内部空間の断面積を算出する断面積算出手段と、
   前記断面積算出手段によって算出された前記断面積が予め決められた上限値以上か否かを判定する判定手段と、
   前記上限値以上であると前記判定手段が判定した際に、前記バルーンの拡張の停止と警告との少なくとも一方を異常処理として実行する異常処理実行手段とを設けたことを特徴とする画像処理装置。

Images