JP2010082337A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検体内に挿入される超音波探触子に設けられたバルーンに流体を出し入れして生体組織を圧迫して弾性画像を生成する超音波診断装置において、適切な圧迫操作をサポートする。
【解決手段】本発明の超音波診断装置は、被検体内に挿入される超音波探触子に設けられたバルーンを用いて生体組織を圧迫して弾性画像を生成するものである。バルーン内部の圧力を計測する圧力センサを有しており、画像表示部に、圧力センサで計測された圧力の推移を表す圧力ステイタスモニタ６０、及び圧力センサで計測された圧力に基づくバルーンの膨張及び収縮度合いを表すバルーンステイタスモニタ６２を表示する。これにより、検査者は自らの手動操作により生体組織に対してどのような圧迫が加えられているのか、バルーンがどのように膨張及び収縮しているのかを視覚的に把握することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、超音波診断装置に係り、特に、被検体の体腔内に挿入される超音波探触子の超音波送受信面に設けられたバルーンに流体を出し入れして膨張及び収縮させて被検体に圧迫力を加えて超音波診断を行う超音波診断装置に関する。

超音波診断装置は、超音波探触子により被検体内部に超音波を送信し、被検体内部から生体組織の構造に応じた超音波の反射エコー信号を受信し、例えば超音波断層像等の断層像を構成して診断用に表示する。

近年、手動又は機械的な方法により超音波探触子で被検体を圧迫して超音波受信信号を計測し、計測時間が異なる２つの超音波受信信号のフレームデータに基づいて圧迫により生じた生体各部の変位を求め、その変位データに基づいて生体組織の硬さ又は柔らかさを表す弾性画像を生成することが行なわれている。

例えば、被検体の体表面からの圧迫が困難な体腔内組織に対しては、被検体内に挿入される超音波探触子の超音波送受信面にバルーンを取り付け、探触子が被検体内に挿入された状態でバルーンに流体を出し入れして膨張及び収縮させることにより広角的に圧迫を行なうことが知られている（特許文献１）。

バルーンへの流体の出し入れは、バルーンに連通するシリンジに充填された流体を、検査者の手動のレバー揺動操作に連動してシリンジの内壁面に沿って進退移動する押し子により押し出したり吸込んだりすることにより行なわれる。

特開２００８−１６７９５１号公報

ところで、超音波診断に適した弾性画像を生成するためには、被検体の生体組織に対して適切な圧迫を加える必要があるところ、特許文献１に記載されている技術を用いて適切な圧迫を加えるのは必ずしも容易ではない場合がある。

すなわち、被検体の内部からバルーンの膨張及び収縮により圧迫を加えるので、検査者は自らの手動操作により生体組織に対してどのような圧迫が加えられているのか、或いはバルーンがどのように膨張及び収縮しているのかなどを視覚的に把握することができない。

このため、適切な弾性画像を得るために時間がかかったり、複数の検査者の圧迫操作のバラツキにより弾性画像の再現性が得られなかったりする場合があり、検査者に対して適切な圧迫操作のサポートをすることが望まれている。

そこで、本発明は、被検体内に挿入される超音波探触子に設けられたバルーンに流体を出し入れして生体組織を圧迫して弾性画像を生成する超音波診断装置において、適切な圧迫操作をサポートすることを課題とする。

本発明の超音波診断装置は、被検体の体腔内に挿入され、超音波送受信面に設けられたバルーンに流体を出し入れして膨張及び収縮させて被検体に圧迫力を加えるように構成されてなる超音波探触子と、超音波探触子を介して計測される反射エコー信号の取得時刻が異なる一対のフレームデータを選択するフレームデータ選択手段と、選択された一対のフレームデータに基づいて複数の計測点における生体組織の変位を求める変位計測手段と、変位計測手段により求められた変位に基づいて各計測点における生体組織の硬さ又は柔らかさを表す弾性情報を演算する弾性演算手段と、弾性演算手段により求められた弾性情報に基づいて弾性画像を生成する弾性画像生成手段と、弾性画像生成手段により生成された弾性画像を表示する表示手段とを基本構成として備えている。

特に、バルーン内部の圧力を計測する圧力センサを有し、表示手段は圧力センサで計測された圧力に基づくバルーンの膨張及び収縮度合いを表示することを特徴としている。

これによれば、検査者は、表示手段に表示されるバルーンの膨張及び収縮度合いを参照することにより、生体組織に対する圧迫状態を視覚的に把握することができるので、これを圧迫操作のガイドとして用いることができる。

また、圧力センサで計測された圧力の推移を表すグラフを表示するよう構成することもできる。これによれば、検査者は、表示手段に表示される圧力推移のグラフを参照することにより、生体組織に対する圧迫状態を視覚的に把握することができるので、これを圧迫操作のガイドとして用いることができる。

より具体的には、圧力推移のグラフを見ることで、検査者は自らの圧迫操作の繰り返しにより加圧の強度或いは速度が安定しているかを確認することができる。 また、あらかじめバルーン内部の圧力とバルーンの膨張及び収縮度合いとの対応関係を記憶させておくことにより、計測された圧力に対応する膨張及び収縮の度合いを、バルーンを模した図などを用いて表示することができる。検査者はこれを見ることで、自らの圧迫操作によりバルーンがどのように膨張及び収縮しているのかを視覚的に把握することができる。

また、圧力センサで計測された圧力があらかじめ設定された被検体に対する適切な圧迫範囲の上限及び下限の少なくとも一方に対応する圧力の閾値に達したら、その旨を表示手段に表示するよう構成することができる。

すなわち、診断に適した弾性画像を生成するためには、圧迫に対して生体組織が線形に歪みを生じる領域において圧迫操作を行なうことが好ましいことから、生体組織に対する適切な圧迫範囲はおおよそ定められている。そこで、これに対応する圧力の値をあらかじめ設定しておくか、例えば診断対象ごとに入力設定可能にしておき、計測される圧力値と比較することにより、検査者に圧迫操作の範囲を把握させることができ適切な圧迫をサポートすることができる。例えば、グラフ上に適切な加圧強度の範囲を示すライン等を表示して圧迫操作の目安にしたり、適切な加圧速度となる圧迫操作の繰り返し周期を示すライン等を表示して圧迫操作の目安にしたりすることもできる。

また、圧力センサで計測された圧力に代えて弾性演算手段により演算された弾性情報を用いることもできる。例えば歪みなどの弾性情報を表示手段に表示するとともに、演算された弾性情報の数値があらかじめ設定された被検体に対する適切な圧迫範囲の上限及び下限の少なくとも一方に対応する弾性情報の閾値に達したら、その旨を表示手段に表示すればよい。

また、バルーンに連通するシリンジと、シリンジに充填された流体の押し子をシリンジの内壁に沿って進退移動させて流体をバルーンに出し入れする操作部と、押し子の可動範囲を規制するストッパとを備え、圧力センサで計測された圧力があらかじめ設定された被検体に対する適切な圧迫範囲の上限及び下限の少なくとも一方に対応する圧力の閾値に達したら、又は弾性演算手段により演算された弾性情報の数値があらかじめ設定された被検体に対する適切な圧迫範囲の上限及び下限の少なくとも一方に対応する弾性情報の閾値に達したら、その時の押し子の位置にストッパを設定すべき旨を表示手段に表示することができる。

これによれば、診断に適した弾性画像を生成するための圧迫力の範囲が設定されている場合に、検査者が操作部を操作して押し子を進退させて圧力或いは歪みなどの弾性情報が上限或いは下限閾値に達したら、その位置で押し子の可動範囲にストッパを設定することができる。したがって、ストッパを設定した後は、検査者は適切な操作範囲のことを気にせず、押し子の動きが規制されている範囲で操作部を操作するだけで適切な圧迫操作を行なうことができる。

本発明によれば、被検体内に挿入される超音波探触子に設けられたバルーンに流体を出し入れして生体組織を圧迫して弾性画像を生成する超音波診断装置において、適切な圧迫操作をサポートすることができる。

以下、本発明を適用してなる超音波診断装置の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、同一機能部品については同一符号を付して重複説明を省略する。

図１は、本実施形態の超音波診断装置の構成を示すブロック図である。本実施形態の超音波診断装置１０は、被検体１２との間で超音波の送受信を行なう超音波探触子１４と、超音波探触子１４を介して被検体１２に時間間隔をおいて超音波を繰り返し送信する送信部１６と、被検体１２から発生する時系列の反射エコー信号を受信する受信部１８と、送信部１６と受信部１８を制御する送受信制御部２０と、受信部１８で受信された反射エコーを整相加算する整相加算部２２とを備えている。

また、整相加算部２２からのＲＦ信号フレームデータに基づいて被検体の濃淡断層画像（例えば白黒断層画像）を構成する断層画像構成部２４と、断層画像構成部２４の出力信号を画像表示部２８の表示に合うように変換する白黒スキャンコンバータ２６とを備えている。

また、整相加算部２２から出力されるＲＦ信号フレームデータを記憶し、少なくとも２枚のフレームデータを選択するＲＦフレームデータ選択部３０と、被検体１２の生体組織の変位を計測する変位計測部３２と、変位計測部３２で計測された変位情報から歪み又は弾性率を求める弾性情報演算部３４と、弾性情報演算部３４で演算した歪み又は弾性率からカラー弾性画像を構成する弾性画像構成部３６と、弾性画像構成部３６の出力信号を画像表示部２８の表示に合うように変換するカラースキャンコンバータ３８とを備えている。

そして、白黒スキャンコンバータ２６から出力される白黒断層画像と、カラースキャンコンバータ３８から出力されるカラー弾性画像とを重ね合わせたり、並列に表示させたり、切替えを行う切替え加算部４０を備えており、切替え加算部４０から出力される画像が画像表示部２８に表示される。

ところで、本実施形態の超音波診断装置１０の超音波探触子１４は、詳細は後述するが、被検体１２の体腔内に挿入される体腔内用探触子がベースとなっている。また、超音波探触子１４の超音波送受信面にはバルーン４１が設けられており、バルーン４１に流体を出し入れして膨張及び収縮させて被検体１２に圧迫力を加えるように構成されている。

超音波診断装置１０は、バルーン４１の内部に例えば水や油などの流体を出し入れする流量コントローラ４２と、バルーン４１内部の圧力を計測する圧力センサ（カテーテルセンサ）などを含む圧力検出部４４と、圧力検出部４４（圧力センサ）によって検出された圧力値を保存する記憶部を含む圧力値保存部４６と、圧力検出部４４（圧力センサ）で計測された圧力に基づき、バルーン４１内部の流体量を微調整する制御調整部４８とを備えている。

続いて、本実施形態の超音波診断装置１０の各構成要素について詳細に説明する。超音波探触子１４は、複数の振動子を配設して形成されており、被検体１２に振動子を介して超音波を送受信する機能を有し、被検体内に挿入される体腔内用探触子である。体腔内用探触子は、例えば径直腸用、径食道用、径膣用の超音波探触子、指先装着型の超音波探触子、血管用などのマイクロプローブ、内視鏡プローブなどが挙げられる。

送信部１６は、超音波探触子１４を駆動して超音波を発生させるための送波パルスを生成するとともに、送信される超音波の収束点をある深さに設定する機能を有している。受信部１８は、超音波探触子１４で受信した反射エコー信号について所定のゲインで増幅してＲＦ信号すなわち受波信号を生成するものである。また、超音波送受信制御部２０は、送信部１６と受信部１８の制御を行なうものである。整相加算部２２は、受信部１８で増幅されたＲＦ信号を入力して位相制御し、一点又は複数の収束点に対し超音波ビームを形成してＲＦ信号フレームデータを生成するものである。

断層画像構成部２４は、整相加算部２２からのＲＦ信号フレームデータを入力してゲイン補正、ログ圧縮、検波、輪郭強調、フィルタ処理等の信号処理を行い、断層画像データを得るものである。また、白黒スキャンコンバータ２６は、断層画像構成部２４からの断層画像データをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、変換された複数の断層画像データを時系列に記憶するフレームメモリと、制御コントローラを含んで構成されている。この白黒スキャンコンバータ２６は、フレームメモリに格納された被検体内の断層フレームデータを１画像として取得し、取得された断像フレームデータをテレビ同期で読み出すものである。

ＲＦフレームデータ選択部３０は、整相加算部２２からの複数のＲＦフレームデータを格納し、格納されたＲＦフレームデータ群から１組すなわち２つのＲＦフレームデータを選択する。例えば、整相加算部２２から時系列すなわち画像のフレームレートに基づいて生成されるＲＦ信号フレームデータをＲＦフレームデータ選択部３０に順次記憶し、記憶されたＲＦフレームデータ（Ｎ）を第１のデータとして選択すると同時に、時間的に過去に記憶されたＲＦ信号フレームデータ群（Ｎ−１、Ｎ−２、Ｎ−３・・・Ｎ−Ｍ）の中から１つのＲＦ信号フレームデータ（Ｘ）を選択する。なお、ここでＮ、Ｍ、ＸはＲＦ信号フレームデータに付されたインデックス番号であり、自然数とする。

そして、変位計測部３２は、選択された１組のデータすなわちＲＦ信号フレームデータ（Ｎ）及びＲＦ信号フレームデータ（Ｘ）から１次元或いは２次元相関処理を行って、断層画像の各点に対応する生体組織における変位や移動ベクトルすなわち変位の方向と大きさに関する１次元又は２次元変位分布を求める。ここで、移動ベクトルの検出にはブロックマッチング法を用いる。ブロックマッチング法とは、画像を例えばＮ×Ｎ画素からなるブロックに分け、関心領域内のブロックに着目し、着目しているブロックに最も近似しているブロックを前のフレームから探し、これを参照して予測符号化すなわち差分により標本値を決定する処理を行う。

弾性情報演算部３４は、変位計測部３２から出力される計測値、例えば移動ベクトルと、超音波探触子１４に発生する圧力を検出する圧力検出部４４（圧力センサ）から出力される圧力値とから断層画像上の各点に対応する生体組織の歪みや弾性率を演算し、その歪みや弾性率に基づいて弾性画像信号すなわち弾性フレームデータを生成するものである。

このとき、歪みのデータは、生体組織の移動量例えば変位を空間微分することによって算出される。また、弾性率のデータは、圧力の変化を歪みの変化で除することによって計算される。例えば、変位計測部３２により計測された変位をＬ（Ｘ）、圧力検出部４４（圧力センサ）により計測された圧力をＰ（Ｘ）とすると、歪みΔＳ（Ｘ）は、Ｌ（Ｘ）を空間微分することによって算出することができるから、ΔＳ（Ｘ）＝ΔＬ（Ｘ）／ΔＸという式を用いて求められる。また、弾性率データのヤング率Ｙｍ（Ｘ）は、Ｙｍ＝（ΔＰ（Ｘ））／ΔＳ（Ｘ）という式によって算出される。このヤング率Ｙｍから断層画像の各点に相当する生体組織の弾性率が求められるので、２次元の弾性画像データを連続的に得ることができる。なお、ヤング率とは、物体に加えられた単純引張り応力と、引張りに平行に生じるひずみに対する比である。

弾性画像構成部３６は、フレームメモリと画像処理部とを含んで構成されており、弾性情報演算部３４から時系列に出力される弾性フレームデータをフレームメモリに確保し、確保されたフレームデータに対し画像処理を行うものである。

カラースキャンコンバータ３８は、弾性画像構成部３６からの弾性フレームデータに色相情報を付与する機能を有したものである。つまり、弾性フレームデータに基づいて光の３原色すなわち赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に変換するものである。例えば、歪みが大きい弾性データを赤色コードに変換すると同時に、歪みが小さい弾性データを青色コードに変換する。

切替え加算部４０は、フレームメモリと、画像処理部と、画像選択部とを備えて構成されている。ここで、フレームメモリは、白黒スキャンコンバータ２６からの断層画像データとカラースキャンコンバータ３８からの弾性画像データとを格納するものである。画像処理部は、フレームメモリに確保された断層画像データと弾性画像データとを合成割合を変更して合成するものである。合成画像の各画素の輝度情報及び色相情報は、白黒断層画像とカラー弾性画像の各情報を合成割合で加算したものとなる。画像選択部は、フレームメモリ内の断層画像データと弾性画像データ及び画像処理部の合成画像データのうちから画像表示部２８に表示する画像を選択するものである。

次に、図２，３を用いて、バルーン４１、流量コントローラ４２、圧力検出部４４、及び圧力値保存部４６等について説明する。図２は、超音波探触子１４と流量コントローラ４２などの構成を示す図である。まず、本実施形態の超音波探触子１４は、図２に示すような体腔内用探触子がベースとなっている。体腔内用探触子は、例えば径直腸用、径食道用、径膣用の超音波探触子、指先装着型の超音波探触子、血管用などのマイクロプローブ、内視鏡プローブなどが挙げられる。

バルーン４１は、超音波を通過させることができる材質によって袋状に形成され、超音波探触子１４の超音波送受信面を覆うようにして取り付けられる。また、バルーン４１は、例えばポリウレタン、塩化ビニル、シリコンなど、生体にも安全な素材の膜で、かつ弾性を有する材質で形成するのが好ましい。

流量コントローラ４２は、シリンジ５０と、シリンジ５０に充填された流体の押し子５２と、押し子５２をシリンジ５０の内壁に沿って進退移動させる操作部５４と、シリンジ５０とバルーン４１とを連通するチューブ５６などを備えて構成される。

シリンジ５０の先端に連通された１本のチューブ５６ａは途中で２股に分かれてチューブ５６ｂ，５６ｃとなり、チューブ５６ｂ，５６ｃはバルーン４１の両端にそれぞれ連通される。つまり、チューブ５６を介してバルーン４１とシリンジ５０は連通されている。

シリンジ５０はピストル形状の操作部５４に固定される。検査者は、この操作部５４のベース部５４ａの揺動軸５４ｂ回りに揺動可能に設けられたレバー５４ｃを揺動させて、レバー５４ｃに連動する可動子５４ｄを介してシリンジ５０に充填された流体の押し子５２をシリンジ５０の内壁に沿って進退移動させて流体をバルーン４１に出し入れする。検査者は、ベース部５４ａに固定されたグリップ５４ｅに手の平を当てて、親指以外の指でレバー５４ｃを握ってレバー操作を行なう。レバー５４ｃの揺動操作により、シリンジ５０内の流体がチューブ５６ａ，５６ｂ，５６ｃを通り、バルーン４１へ流入する。レバー５４ｃの連続的な操作により、バルーン４１は、膨張と収縮を繰り返す。この膨張と収縮動作により、体腔内の組織（１例として前立腺）の圧迫を行うものである。

操作部５４には、シリンジ５０を固定する前方留具５４ｆと、可動子５４ｄの可動範囲（押し子５２或いはレバー５４ｃの可動範囲）を設定する前方ストッパ５４ｇと、後方ストッパ５４ｈが取り付けられている。

次に、可動子５４ｄの可動範囲の調整方法について図３を用いて説明する。図３は、操作部５４の一部を拡大した図である。前方ストッパ５４ｇは歯型状になっており、前方留具５４ｆ内には、歯車５４ｉが取り付けられている。図３（Ａ）に示すように、前方ストッパ５４ｇは、この歯車５４ｉを介して前後方向（図示矢印ａ方向）に自由に移動できる機構となっている。さらに、ベース部５４ａの側面には、前方ストッパ５４ｇをロックするロックレバー５４ｊが備え付けられている。なお、後方ストッパ５４ｈについても同様にロック可能にすることができる。

検査者はレバー５４ｃの操作を行う。例えば図３（Ｂ）の図示矢印ｂ方向にレバー５４ｃを操作することにより、可動子５４ｄが前方向（図示矢印ｃ方向）へ移動するとともに、前方ストッパ５４ｇが連動して前方向（図示矢印ｄ方向）へ移動する。所定の位置おいてロックレバー５４ｊにて前方ストッパ５４ｇの固定を行い、その後レバー５４ｃを開放する。これにより、可動子５４ｄ、押し子５２、及びレバー５４ｃの可動範囲が一定区間に固定されるため、毎回一定量の流量を送り出すことができる。

圧力検出部４４は、超音波探触子１４の先端の超音波送受信面に取り付けられたバルーン４１内部に生じる圧力を、圧力を計測する圧力センサ（カテーテルセンサ）を利用することにより検出するものであり、圧力の数値表示が可能なものである。例えば図２に示すように、カテーテルセンサ５８をチューブ５６の連結部５６ｄを介してバルーン４１内に挿入して圧力検出部４４と接続して構成される。

圧力値保存部４６は、圧力検出部４４（圧力センサ）にて検出された圧力値を、例えば患者ＩＤなどの被検体を識別する情報と共に関連付けて保存するものである。圧力値保存部４６に保存された圧力値は、次回検査の際に読み出しが可能である。

以下、本実施形態の超音波診断装置１０の特徴部について実施例ごとに説明を行なう。なお、本実施形態の超音波診断装置は、以下の各実施例に限定されるものではなく、それぞれの実施例を必要に応じて適宜に組み合わせて用いることにより、さらに効果的なものとすることを含む。

図４は、本実施形態の超音波診断装置の第１実施例に係る画像表示部２８の表示例を示す図である。図４に示すように、画像表示部２８の画面中央部には診断画像が描出される。そして、画面左上部には、カテーテルセンサ５８によって計測された圧力の推移を表すグラフによる圧力ステイタスモニタ６０が表示され、画面左中部には、カテーテルセンサ５８によって計測された圧力に基づくバルーンステイタスモニタ６２が表示される。また、画面左下部には検査断面を示すボディーマーク６４が表示される。

圧力ステイタスモニタ６０は、横軸を時間（ｔ）、縦軸を圧力値（Ｐ）とし、カテーテルセンサ５８によって計測された圧力の推移をリアルタイムに表示したグラフである。圧力ステイタスモニタ６０には、適切な加圧強度の範囲を示す圧力閾値ライン７２，７４、及び適切な加圧速度となる圧迫操作の繰り返し周期を示す速度閾値ライン７６が表示されている。

すなわち、被検体の生体組織に圧迫を加えながら弾性画像を生成して表示する超音波診断において、診断に適した弾性画像を生成するためには、圧迫に対して生体組織が線形に歪みを生じる領域において圧迫操作を行なうことが好ましい。このことから、生体組織に対する適切な圧迫範囲の上下限はおおよそ定められている。これらの値は例えばあらかじめ装置に設定しておくこともできるし、例えば診断対象ごとに入力設定可能にしておくこともできる。

検査者は、圧力閾値ライン７２，７４、速度閾値ライン７６を圧迫操作の目安にして、自らの圧迫操作の繰り返しによる加圧の強度或いは速度が安定しているかを確認することができる。検査者によって連続的に安定して流量コントローラ４２の操作がされている場合、図に示すように、圧力ステイタスモニタ６０上に凸の波形が連続的に表示される。

また、例えば検査者の加圧強度が強すぎて圧力閾値ライン７２を超えたら、加圧が強すぎるのでレバーの操作範囲を狭くしてください、等のガイド表示をすることができる。また、加圧の速度が適当でない場合は、レバーの操作速度を上げて（下げて）ください、等のガイド表示をすることができる。

バルーンステイタスモニタ６２は、あらかじめバルーン４１内部の圧力とバルーンの膨張及び収縮度合いとの対応関係を装置に記憶させておき、カテーテルセンサ５８により計測された圧力に対応する膨張及び収縮の度合いを、超音波探触子１４とバルーン４１を簡易的に模した図を用いて表示したものである。バルーンステイタスモニタ６２上に破線で示された膨張度合を示すラインが、バルーン４１の膨張レベルに応じて、例えばカラー表示されるものである。例えば、図４に示すようにバルーン４１の膨張レベルは１〜４の４段階に分けられ、膨張レベルが１，４のときは不適切な加圧状態を示す赤色で表示され、膨張レベルが２，３のときは適切な加圧状態を示す青色で表示される。これにより、検査者は、バルーンステイタスモニタ６２の色を見るだけで適切に加圧されているか、或いは不適切に加圧されているかを把握することができる。

バルーンステイタスモニタ６２上には、適切な加圧強度の範囲を示す圧力閾値ライン７８，８０が表示される。本実施例では、バルーン４１の膨張レベルを１〜４の４段階で表示する例を挙げており、レベルと段数の関係は、適宜設定することができる。例えば、膨張レベルが１，４のときは不適切に加圧されており、膨張レベルが２，３のときは適切に加圧されていることがわかる。検査者は、バルーンステイタスモニタ６２を見ることで、自らの圧迫操作によりバルーン４１がどのように膨張及び収縮しているのかを視覚的に把握することができる。

一方、診断画像上には、例えば被検体の濃淡断層像を参照しながら検査者によって弾性画像が描出される領域を示す画像用ＲＯＩ６６と、領域内の弾性情報を数値情報として示す弾性情報用ＲＯＩ６８が設定される。弾性情報用ＲＯＩ６８は、形状を自由に可変できるものである。また画面右下部には、画像用ＲＯＩ６６及び弾性情報用ＲＯＩ６８で囲まれた領域における弾性情報(例えば、平均歪み値や弾性率)を示す弾性情報表示域７０が表示される。弾性情報用ＲＯＩ６８は、対象組織内の局所的なマーキングの役割を果たすものである。

検査者は、あらかじめマーキングを行う領域を決定し、弾性情報用ＲＯＩ６８を設定することで、毎回、ほぼ同じ領域の弾性情報を参考することが可能となる。或いは、局所的マーキングである弾性情報用ＲＯＩ６８ではなく、対象組織全体の情報として、画像用ＲＯＩ６６内の弾性情報を適用することも可能である。

以上、本実施例によれば、被検体１２の内部からバルーン４１を用いて生体組織を圧迫する場合においても、検査者は体組織に対する圧迫状態を視覚的に把握することができる。このように、検査者に対して圧迫操作のガイドを提示することにより、適切な圧迫操作をサポートすることができる。

なお、本実施例では、圧力ステイタスモニタ６０とバルーンステイタスモニタ６２を両方同時に表示する例を示したが、いずれか一方を表示させることによっても、検査者に対して適切な圧迫操作のサポートをすることができる。

第２実施例は、バルーン４１への流体の出し入れ量、言い換えれば可動子５４ｄの可動範囲（押し子５２或いはレバー５４ｃの可動範囲）を適切に設定するのをサポートする実施例である。図５は第２実施例における操作フロー図、図６は第２実施例に係る画像表示部２８の表示例を示す図である。

図５に示すように、検査者は、まず超音波探触子１４と流量コントローラ４２をセットする（ＳＴＥＰ１）。続いて、通常の超音波検査同様、超音波探触子１４を直腸から挿入する（ＳＴＥＰ２）。超音波送受信により生成される濃淡断層像を画像表示部２８に表示し、画像用ＲＯＩ６６と、弾性情報用ＲＯＩ６８の設定を行う（ＳＴＥＰ３）。

流量コントローラ４２のレバー５４ｃを数回試験操作する（ＳＴＥＰ４）。レバー５４ｃ操作による流体の注入によって、生体組織に対する適切な圧迫範囲の上限に達したら、ロックレバー５４ｊをロックするようガイド表示する（ＳＴＥＰ５）。ロックレバー５４ｊがロックされたら、レバー５４ｃを開放して、以後は可動子５４ｄが前方ストッパ５４ｇに接触するまで連続的に流量コントローラ４２のレバー５４ｃを操作して検査を実施する（ＳＴＥＰ６）。

続いて、ＳＴＥＰ５のロックレバー５４ｊをロックすべきガイド表示について図６を用いて説明する。第１実施例と同様に、図６には圧力ステイタスモニタ６０、バルーンステイタスモニタ６２、弾性情報表示域７０などが表示されている。本実施例においても、生体組織に対する適切な圧迫範囲の上下限が設定されている。超音波診断装置１０は、カテーテルセンサ５８で計測された圧力があらかじめ設定された被検体に対する適切な圧迫範囲の上限に対応する圧力の閾値に達したら、図６に示すように、ロックレバーをロックすべき旨のガイド表示８１を行なう。言い換えれば、その時の押し子５２の位置にストッパを設定すべき旨を画像表示部２８に表示する。

本実施例によれば、診断に適した弾性画像を生成するための圧迫力の範囲が設定されており、検査者に対して適切なレバー５４ｃの操作範囲が固定されるようにガイド表示を行なうので、検査者は任意にレバー操作を行い、ガイド表示にしたがってレバー５４ｃの操作範囲を容易に固定することができる。レバー５４ｃの操作範囲が設定された後は、検査者は適切な操作範囲のことを気にせず、レバー５４ｃを揺動可能な範囲で操作するだけで適切な圧迫操作を行なうことができる。その結果、検査者の圧迫手技に依存することなく安定した弾性画像を生成することができる。

なお、本実施例では、前方ストッパ５４ｇのロックについて説明したが、後方ストッパ５４ｈについても同様に、計測された圧力値等があらかじめ設定された被検体に対する適切な圧迫範囲の下限に対応する圧力の閾値に達したらロックすべき旨を表示することができる。

また、圧力値に代えて、弾性情報表示域７０に表示される歪みなどの弾性情報の数値があらかじめ設定された被検体に対する適切な圧迫範囲の上下限に対応する弾性情報の閾値に達したら、ロックレバーをロックすべき旨を表示させることができる。

また、カテーテルセンサ５８で計測された圧力を画像表示部２８に表示するだけではなく、図７に示すように圧力検出部４４を構成して表示することもできる。圧力検出部４４は、カテーテルセンサ５８にて計測された圧力値を表示する表示部４４ａと、計測の際、初期状態をオフセットするオフセットボタン４４ｂ、計測を開始するスタートボタン４４ｃとを備えている。

オフセットボタン４４ｂは、カテーテルセンサ５８挿入直後に計測される圧力値を０にセットにするものである。検査者は、カテーテルセンサ５８をセットし、超音波探触子１４を直腸から挿入する。オフセットボタン４４ｂ、スタートボタン４４ｃの順に押し、その後、流量コントローラ４２を数回操作する。生体組織に対する適切な圧迫範囲の上限或いは下限に対応する圧力が表示部４４ａに表示された段階で、ロックレバー５４ｊをロックし、前方ストッパ５４ｇの位置決めを行うことができる。

第３実施例は、被検体の弾性画像を生成して超音波診断を行った後、例えば患部の治療効果などを確認するため再度同一の患部の弾性画像を前回と同様に安定して生成するのをサポートする実施例である。

図８は、圧力値保存部４６の構成を示す図である。圧力値保存部４６は、圧力検出部４４によって計測された圧力値を保存するものである。図８に示すように、圧力値保存部４６にはＩＤ表示部４６ａ、ＯＦＦＳＥＴ表示部４６ｂ、計測値表示部４６ｃ、１０キー４６ｄ、ＳＡＶＥキー４６ｆ、ＲＥＡＤキー４６ｅが備えられている。

初めに保存の手順について説明を行う。１０キー４６ｄより被検体の識別情報となるＩＤを入力する。カテーテルセンサ５８で計測される圧力などを用いて流量コントローラ４２のレバー５４ｃの可動範囲を決めた後、ＳＡＶＥキー４６ｆを押すことにより、この被検体に対する圧力のオフセット値と計測値（オフセットに対する上下の圧力範囲）が保存される。

次に、保存した圧力値を読み出す手順について説明を行う。一度保存した計測値を読み出す場合には、１０キー４６ｄよりＩＤを入力後、ＲＥＡＤキー４６ｅを押すことにより前回保存された各計測値が読み出されてＯＦＦＳＥＴ表示部４６ｂ、計測値表示部４６ｃに表示される。検査者は、これらの情報を参照してレバー５４ｃの可動範囲操作を行うことができる。また、これらの情報を画像表示部２８に表示しつつ、現在計測されている圧力が読み出された圧力範囲の上限或いは下限になったら、ロックレバー５４ｊをロックすべきガイド表示をして、レバー５４ｃの可動域を設定したりすることが可能となる。なお、図８では説明の関係上、圧力検出部４４と圧力値保存部４６を独立した形で記載したが一体型の機構でも良い。

このように、本実施例によれば、被検体の識別情報と被検体を超音波検査した際に圧力センサで計測された圧力とを関連付けて保存し、被検体の識別情報の入力に対応する圧力を読み出して表示するとともに、圧力センサで計測される圧力が被検体の識別情報の入力に対応する圧力に達したら、その時の押し子５２の位置にロックレバーを設定すべき旨を検査者にガイドすることができる。これにより、検査者は、例えば同一の被検体の同一の患部の弾性画像を再現性よく生成することができるので、患部の経過を的確かつ容易に診断することができる。

第４実施例は、検査者の手動のレバー操作による流体の出し入れだけでは、被検体の生体組織に対する圧迫が適正にならない場合に、補助的に流体を出し入れする制御調整部を用いることにより適切な圧迫操作を行なうのをサポートする実施例である。

図９（Ａ）は、制御調整部４８の接続例を示す図、図９（Ｂ）は制御調整部４８の構成を示す図である。図９（Ａ）（Ｂ）に示すように、制御調整部４８は、圧力検出部４４の検出結果が入力されるとともに、チューブ５６の連結部５６ｅを介してバルーン４１との間で流体を出し入れ可能に連通されている。

制御調整部４８は、補助用の流体が充填された調整用シリンジ４８ａ（補助シリンジ）と、調整用シリンジ４８ａの内壁に沿って進退移動して充填された流体を出し入れする押し子４８ｂと、圧力検出部４４で計測された圧力に基づいて流体の補充量などを制御する制御部４８ｃと、制御部４８ｃの制御信号に基づいて押し子４８ｂを駆動する調整部４８ｄと、調整ボタン４８ｅとを備えて構成される。

制御部４８ｃは、圧力検出部４４で計測された圧力があらかじめ設定された適切な圧力範囲の上限閾値に満たない場合、この上限閾値と計測された圧力との差分に基づいてバルーン４１に注入する流体の補充量を求めるものである。そして、求められた補充量に基づいて調整用シリンジ４８ａの押し子４８ｂの進退量を求めて、押し子４８ｂの駆動機構を有する調整部４８ｄの制御を行なうものである。

本実施例は、例えば押し子５２（可動子５４ｄ）が前方ストッパ５４ｇに規制されるまでレバー５４ｃを操作したにも関わらず、カテーテルセンサ５８で計測された圧力があらかじめ設定された適切な圧力範囲の上限閾値に満たない場合に、制御部４８ｃからの制御指令により押し子４８ｂが駆動されて足りない分の流体がバルーン４１補助される。

また、例えば前立腺に対し、超音波検査を実施する際、前回検査時に比べ肥大等をした場合、前回設定したレバー５４ｃの可動範囲のままでは、深部まで効率良く圧を伝えられない場合が生じ得る。このような場合、前回設定した可動範囲をもとに、制御調整部４８よってバルーン４１内部への流体の出し入れ量を調整することによって、レバー５４ｃの可動範囲を変化させなくても、バルーン４１の膨張量を一時的に大きくすることができる。

また、例えば、前方ストッパ５４ｇを一旦適切に設定したとしても、バルーン４１、シリンジ５０、押し子５２、操作部５４、チューブ５６などの経年劣化などの原因により、多少の流体出し入れ量に誤差が生じる場合があるが、本実施例によれば、この誤差を補助的な流体の出し入れによって適切に補正することができる。

なお、本実施例では、バルーン４１に対する流体の注入量が不足する場合に、制御調整部４８により流体を補充する場合を説明したが、逆に、バルーン４１に対する流体の注入量が過大の場合は、調整用シリンジ４８ａの押し子４８ｂの引き込み量を求めて、流体を吸い込むよう構成することもできる。

また、調整ボタン４８ｅを用いて、手動により押し子４８ｂの進退量を調整することも可能である。また、制御部４８ｃで求められた流体の補充量、流体の補充を行なうか否かのメッセージ、流体の補充を行なっていることを知らせるメッセージなどを画像表示部２８に表示して検査者にガイドすることもできる。また、図９では説明の関係上、制御調整部４８を独立した形で記載したが、圧力検出部４４、圧力値保存部４６などと一体型にしてもよい。

第５実施例は、バルーン４１の内部に複数のカテーテルセンサ５８を分散させて設け、各カテーテルセンサ５８で計測された圧力の推移を表すグラフを表示することにより適切な圧迫操作を行なうのをサポートする実施例である。

図１０は、本実施例の画像表示部２８の表示例を示す図である。図１０に示すように、本実施例においても第１実施例等と同様に、画像表示部２８に圧力ステイタスモニタ６０が表示されている。本実施例では、バルーン４１の内部に２つのカテーテルセンサ５８を設け、圧力ステイタスモニタ６０には、２つのカテーテルセンサ５８で計測された圧力の推移のグラフ８２ａ，８２ｂがそれぞれ縦に並べて表示されている。

このように２つのカテーテルセンサ５８での計測圧力を並べて表示することにより、バルーン４１が被検体の生体組織に対して偏って当たっていないかどうかを確認することができる。例えば図１０に示すようにグラフ８２ａ，８２ｂの圧力推移の時相が異なっていれば、バルーン４１における一方のカテーテルセンサ５８が設けられた部位のみが生体組織に圧迫を加えており、他方のカテーテルセンサ５８には遅れて圧力がかかっている場合がある。

検査者は、圧迫操作を行いながら、グラフ８２ａ，８２ｂが同時に連動するように超音波探触子１４の位置や角度などを変えることにより、バルーン４１の全体面で被検体の生体組織に対してまんべんなく圧力を加えることができる。その結果、バルーン４１が生体組織に対して片当たりしている場合に比べて広い範囲にわたって弾性画像を生成することができる。

第６実施例は、バルーン４１に対する流体の出し入れを手動によるレバー５４ｃの操作ではなく自動的に行うことにより、検査者の圧迫操作をサポートするものである。

図１１は本実施例の超音波探触子の構成を示す図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は正面図である。図１１に示すように、本実施例は、流量コントローラ４２を小型化させ、超音波探触子１４内部に一体化させ、さらに手動で行なっていた流体の流入出操作を自動で行なうものである。

バルーン４１とチューブ５６に関しては手動レバー操作型のものと同様である。本実施例では、超音波探触子１４の把持部１４ｂの内部に、内蔵用のシリンジ１４ｃがシリンジ固定具１４ｄ，１４ｅによって固定されている。シリンジ１４ｃには流体が充填されている。チューブ５６ｂ，５６ｃの一端はバルーン４１に連通され、他端は接続部１４ｆ，１４ｇを介して把持部１４ｂ内で１つの流路となってシリンジ１４ｃの先端部に連通されている。

また、シリンジ１４ｃの内壁面に沿って進退移動して、充填された流体を出し入れする押し子１４ｈが設けられるとともに、押し子１４ｈに固定して可動子１４ｉが設けられている。可動子１４ｉの尾部には、可動子１４ｉを進退させる凹型の駆動棒１４ｊが取り付けられている。また、この駆動棒１４ｊに噛み合うように歯車付きのステッピングモータ１４ｋが取り付けられている。ステッピングモータ１４ｋは、モータ制御部１４ｌによりコントロールされ、駆動棒１４ｊを一定の可動範囲で駆動する。

超音波探触子１４の把持部１４ｂの表面には、ステッピングモータ１４ｋのＯＮ／ＯＦＦを行うスイッチ１４ｍが取り付けられており、検査者はこのスイッチ１４ｍを押すことによりステッピングモータ１４ｋの駆動を開始／停止させる。図１１（Ｂ）に示すように、スイッチ１４ｍの下部に確認用の小窓１４ｎが取り付けられており、内蔵用のシリンジ１４ｃの流量及び、駆動状態を確認することが可能となっている。

本実施形態の超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 超音波探触子と流量コントローラなどの構成を示す図である。 操作部の一部を拡大した図である。 第１実施例に係る画像表示部の表示例を示す図である。 第２実施例に係る操作者の操作フロー図である。 第２実施例に係る画像表示部の表示例を示す図である。 圧力検出部の構成例を示す図である。 第３実施例に係る圧力値保存部の構成例を示す図 第４実施例に係る制御調整部の接続例及び構成例を示す図である。 第５実施例に係る画像表示部の表示例を示す図である。 第６実施例の超音波探触子の構成を示す図である。

符号の説明

１０ 超音波診断装置
１２ 被検体
１４ 超音波探触子
２８ 画像表示部
３０ ＲＦフレームデータ選択部
３２ 変位計測部
３４ 弾性情報演算部
３６ 弾性画像構成部
４１ バルーン
４２ 流量コントローラ
４４ 圧力検出部
４６ 圧力値保存部
４８ 制御調整部
４８ａ 調整用シリンジ
４８ｂ，５２ 押し子
４８ｃ 制御部
４８ｄ 調整部
５０ シリンジ
５４ 操作部
５４ｃ レバー
５４ｇ 前方ストッパ
５４ｈ 後方ストッパ
５４ｊ ロックレバー
５８ カテーテルセンサ
６０ 圧力ステイタスモニタ
６２ バルーンステイタスモニタ
７２，７４，７８，８０ 圧力閾値ライン
７６ 速度閾値ライン
８２ａ，８２ｂ グラフ

Claims (8)

1. 被検体の体腔内に挿入され、超音波送受信面に設けられたバルーンに流体を出し入れして膨張及び収縮させて前記被検体に圧迫力を加えるように構成されてなる超音波探触子と、該超音波探触子を介して計測される反射エコー信号の取得時刻が異なる一対のフレームデータを選択するフレームデータ選択手段と、選択された一対のフレームデータに基づいて複数の計測点における生体組織の変位を求める変位計測手段と、該変位計測手段により求められた変位に基づいて前記各計測点における生体組織の硬さ又は柔らかさを表す弾性情報を演算する弾性演算手段と、該弾性演算手段により求められた弾性情報に基づいて弾性画像を生成する弾性画像生成手段と、該弾性画像生成手段により生成された弾性画像を表示する表示手段とを備えた超音波診断装置において、
   前記バルーン内部の圧力を計測する圧力センサを有し、前記表示手段は前記圧力センサで計測された圧力に基づく前記バルーンの膨張及び収縮度合いを表示することを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記表示手段は前記圧力センサで計測された圧力の推移を表すグラフを表示する請求項１の超音波診断装置。
3. 前記圧力センサで計測された圧力があらかじめ設定された前記被検体に対する適切な圧迫範囲の上限及び下限の少なくとも一方に対応する圧力の閾値に達したら、その旨を前記表示手段に表示する請求項１又は２の超音波診断装置。
4. 前記弾性演算手段により演算された弾性情報を前記表示手段に表示するとともに、前記演算された弾性情報の数値があらかじめ設定された前記被検体に対する適切な圧迫範囲の上限及び下限の少なくとも一方に対応する弾性情報の閾値に達したら、その旨を前記表示手段に表示する請求項１又は２の超音波診断装置。
5. 前記バルーンに連通するシリンジと、該シリンジに充填された流体の押し子をシリンジの内壁に沿って進退移動させて前記流体を前記バルーンに出し入れする操作部と、前記押し子の可動範囲を規制するストッパとを備え、
   前記圧力センサで計測された圧力があらかじめ設定された前記被検体に対する適切な圧迫範囲の上限及び下限の少なくとも一方に対応する圧力の閾値に達したら、又は前記弾性演算手段により演算された弾性情報の数値があらかじめ設定された前記被検体に対する適切な圧迫範囲の上限及び下限の少なくとも一方に対応する弾性情報の閾値に達したら、その時の前記押し子の位置に前記ストッパを設定すべき旨を前記表示手段に表示する請求項３又は４の超音波診断装置。
6. 前記被検体の識別情報と該被検体を超音波検査した際に前記圧力センサで計測された圧力とを関連付けて保存する記憶部を有し、
   被検体の識別情報の入力に対応する圧力を前記記憶部から読み出して前記表示手段に表示するとともに、前記圧力センサで計測される圧力が前記被検体の識別情報の入力に対応する圧力に達したら、その時の前記押し子の位置に前記ストッパを設定すべき旨を前記表示手段に表示する請求項５の超音波診断装置。
7. 前記バルーンに連通する補助シリンジと、該補助シリンジに充填された流体の押し子を補助シリンジの内壁に沿って進退移動させて前記流体を前記バルーンに出し入れする駆動部とを備え、
   前記シリンジの押し子が前記ストッパに規制されるまで前記操作部を操作した状態で、前記圧力センサで計測された圧力があらかじめ設定された適切な圧力範囲の上限閾値に満たない場合、該圧力範囲の上限閾値と計測された圧力との差分に基づいて前記バルーンに注入する流体の補充量を求めるとともに、求められた流体の補充量に応じて前記駆動部が前記補助シリンジの押し子を移動する請求項５の超音波診断装置。
8. 前記バルーン内部の圧力を計測する少なくとも２以上の圧力センサを有し、
   各圧力センサで計測された圧力の推移を表すグラフを前記表示手段に表示する請求項１又は２の超音波診断装置。

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