JP2010119511A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操作者の負担を軽減し、鮮明な画像データを得ることができる超音波診断装置を提供する。
【解決手段】被検体Ｐに超音波の送受信を行う第１の超音波プローブ１２と、第１の超音波プローブ１２を駆動して超音波を走査する送受信部２と、送受信部２からの受信信号に基づき画像データを生成する画像データ生成部６と、画像データ生成部６で生成された画像データに対応する第１の超音波プローブ１２の位置及び角度を指定する操作部８と、指定された位置及び角度を検出して位置及び角度データを生成する位置検出部５と、送受信部２を制御する送受信制御部３とを備え、送受信制御部３は、位置検出部５で生成された位置及び角度データに基づいて、指定された位置及び角度で送受信部２により走査された走査領域に対応する領域に超音波を走査させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波により被検体の体内を画像化し診断を行う超音波診断装置に関する。

超音波診断装置は、被検体に対して超音波を送信し、被検体内の組織の音響インピーダンスの差異によって生ずる反射波を受信する。そして、超音波の送受信方向を走査することにより得られる画像データを表示部に表示するものである。この超音波による検査は、超音波プローブの先端部を被検体の体表面に接触させることによりリアルタイムに表示部に表示される画像データの観察が可能であるため、生体内の心臓、血管、腹部、泌尿器などの各種器官の診断や治療に広く用いられている。

近年、静脈投与型の造影剤を用いた造影エコー法による超音波診断が普及してきている。この造影エコー法では、造影剤の主成分である微小気泡が血液と共に循環する。その微小気泡は血液との音響インピーダンスの差が非常に大きいため、これを超音波の反射源として利用し、血液からの反射波を増強させる造影効果を利用して血流動態の検査を行うことを目的としている。

そして、造影エコー法には、被検体の撮像部位への高音圧の超音波走査により微小気泡を崩壊させた後、その撮像部位に再還流して密集してくる微小気泡を低音圧の超音波を走査して連続的に観察するＦＲ（Ｆｌａｓｈ・Ｒｅｐｌｅｎｉｓｈｍｅｎｔ）法が知られている。また、低音圧超音波の走査により生成された複数フレームの画像データに対して、画素毎に輝度の最大値を捕らえながら表示することにより、フレームを重ねる毎に微小気泡の存在確率の高い領域が強調された高輝度の画像データを生成することができるＦＭＩ（Ｍｉｃｒｏ・Ｆｌｏｗ・Ｉｍａｇｉｎｇ）法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

また、超音波診断装置においては超音波の三次元走査により三次元の画像データの表示が可能になってきており、その画像データによる診断も普及してきている。そして、三次元画像データを得るための三次元走査方法には、二次元に配列された複数の圧電振動子を有する超音波プローブで、超音波を三次元に走査させることにより三次元画像データを得る方法がある。この方法によれば予め三次元走査する走査領域を分割し、被検体から得られる心電波形に基づいて、心拍の周期毎に分割した分割領域への三次元走査により生成される各三次元画像データを合成して走査領域に対応する三次元画像データを生成するものである。

そして、操作者は、一方の手で超音波プローブを一定の角度で保持し、他方の手で操作部を操作しながら、表示部に表示された造影エコー法や三次元走査により生成された画像データを観察しながら、被検体の検査を行う。
特開２００４−３２１６８８号公報

しかしながら、造影エコー法では、連続的に観察する時間や高輝度の画像データを得るために複数フレームの画像データを生成する時間を必要する。また走査領域を分割して三次元走査を行う方法では、分割した数とほぼ同じ周期の時間を必要とする。このため、画像データを生成する間に超音波プローブの角度のずれや被検体の動きにより超音波の走査領域がずれてしまい、画像データが不鮮明になる問題がある。

また、走査領域がずれた超音波プローブを元の角度に戻すために、表示部に表示された画像データを見ながら超音波プローブを操作する必要があり、操作者に負担がかかる問題がある。また、造影エコー法においては、造影剤が投与された被検体にも負担がかかる問題がある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、操作者の負担を軽減し、鮮明な画像データを得ることができる超音波診断装置を提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、本発明の超音波診断装置は、被検体に対して超音波の送受信を行う超音波プローブと、前記超音波プローブを駆動して前記被検体に超音波を走査する送受信手段と、前記送受信手段からの受信信号に基づき画像データを生成する画像データ生成手段と、前記超音波プローブの角度を指定するための指定手段と、前記指定手段により指定されたときの前記超音波プローブの角度を検出して角度データを生成する位置検出手段と、前記位置検出手段により生成された角度データに基づいて、前記指定手段により指定されたときに走査された走査領域に超音波を走査させるように前記送受信手段を制御する送受信制御手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、超音波プローブの角度を指定することにより、指定されたときに走査された走査領域に対応する領域に超音波を走査させることができるので、鮮明な画像データを得ることができる。これにより、被検体や操作者への負担を軽減すると共に、超音波による検査を迅速に行うことができる。

本発明の実施例を説明する。

以下、本発明による超音波診断装置の実施例を図１乃至図１４を参照して説明する。
図１は、本発明の実施例に係る超音波診断装置の構成を示したブロック図である。この超音波診断装置１００は、被検体Ｐに対して超音波を送受信する第１の超音波プローブ１２、第２の超音波プローブ１３等を有するプローブ部１１と、プローブ部１１の各超音波プローブが接続可能に装着された切替部１０と、切替部１０に接続されたプローブ部１１の超音波プローブに対して超音波駆動信号の送信及び超音波受信信号の受信を行なう送受信部２とを備えている。

また、送受信部２を制御する送受信制御部３と、被検体Ｐが発する信号を検出する生体信号計測部４と、切替部１０に接続されたプローブ部１１の超音波プローブの位置及び角度を検出して位置及び角度データを生成する位置検出部５と、送受信部２からの受信信号を処理して被検体Ｐの断層像を表すＢモード画像データ、造影剤が投与された被検体Ｐの断層像を表す造影画像データ、被検体Ｐの三次元領域を表す三次元画像データ等の画像データを生成する画像データ生成部６とを備えている。

更に、画像データ生成部６で生成された画像データを表示する表示部７と、Ｂモード画像データを生成するための撮像条件を設定する操作、造影画像データを生成するためのフラッシュ操作、三次元画像データを生成するためのトリガ操作、各種コマンド信号の入力操作等を行なう操作部８と、切替部１０、送受信制御部３、位置検出部５、画像データ生成部６、及び表示部７を統括して制御するシステム制御部９とを備えている。

プローブ部１１は、切替部１０に装着された第１の超音波プローブ１２、第２の超音波プローブ１３等の各超音波プローブを備えている。そして、各超音波プローブの内、切替部１０に接続された超音波プローブの先端部を被検体Ｐの体表面に接触させて検査が行われる。

第１の超音波プローブ１２は、図２に示すように、互いに垂直である矢印ＸＰ，ＹＰ，ＺＰ方向の内、ＸＰ方向に一列に配列されたＮ個の圧電振動子を有する。また、第２の超音波プローブ１３は、図３に示すように、互いに垂直である矢印ＸＰ，ＹＰ，ＺＰ方向の内、ＸＰ，ＹＰ方向の二次元に配列された例えば（Ｍ×Ｎ）個の圧電振動子を有する。そして、各超音波プローブの圧電振動子は、送信時には電気パルス（超音波駆動信号）を超音波パルス（送信超音波）に変換し、また受波時には被検体Ｐからの超音波反射波（受信超音波）を電気信号（超音波受信信号）に変換する。

切替部１０は、プローブ部１１の各超音波プローブの中から操作部８の操作により選択されたいずれかを送受信部２に接続する。

送受信部２は、切替部１０に接続された超音波プローブの圧電振動子から超音波を送信させるための超音波駆動信号を生成する送信部２１と、その超音波プローブの各圧電振動子から得られる超音波受信信号に対して整相加算を行なう受信部２２とを備えている。

送信部２１は、レートパルス発生器２３、送信遅延回路２４、及びパルサ２５を備えている。送信部２１のレートパルス発生器２３は、被検体Ｐに送信する超音波パルスの繰り返し周期（Ｔｒ）を決定するレートパルスを送信遅延回路２４に供給する。

送信遅延回路２４は、切替部１０に接続された超音波プローブの各圧電振動子に対応する遅延回路から構成されており、送受信制御部３から指示されたタイミング信号に基づき遅延時間を可変設定する。そして、送信において被検体Ｐ内の所定の深さに超音波を集束するための集束用遅延時間と、超音波を走査するための偏向用遅延時間をレートパルスに付加して各遅延回路に対応するパルサ２５に出力する。

パルサ２５は、切替部１０に接続された超音波プローブの各圧電振動子に対応する駆動回路を備え、送信遅延回路２４から出力されるレートパルスに基づいて、各圧電振動子を駆動し、被検体Ｐに対して超音波を送信するための駆動パルスを生成する。

受信部２２は、切替部１０に接続された超音波プローブの各圧電振動子に対応するプリアンプ２６、受信遅延回路２７、及び加算器２８を備えている。プリアンプ２６は、切替部１０に接続された超音波プローブの各圧電振動子からの微小な超音波受信信号を所定の信号レベルに増幅し、十分なＳ／Ｎを確保する。受信遅延回路２７は、被検体Ｐの所定の深さからの受信超音波を集束して細い受信ビーム幅を得るための集束用遅延時間と、所定の走査方向に超音波ビームの受信指向性を設定するための偏向用遅延時間をプリアンプ２６の出力に与えた後、加算器２８に出力する。加算器２８は、プリアンプ２６から出力された各圧電振動子の受信信号を加算して１つに纏めて画像データ生成部６に出力する。

送受信制御部３は、位置検出部５で生成された位置及び角度データを保存する位置記憶部３１と、送受信部２を制御する制御部３２を備えている。位置記憶部３１は、操作部８からフラッシュ操作やトリガ操作が行われたときに、位置検出部５から出力される位置及び角度データを基準位置及び角度データとして保存する。制御部３２は、位置記憶部３１に保存された基準位置及び角度データに基づいて、超音波を走査する方向の補正の可否を判定する。そして、走査方向の補正が可能であると判定した場合、走査方向を補正するための制御を行う。また、走査方向の補正が不可能であると判定した場合、判定前の撮像条件に基づいて送受信部２を制御すると共に、走査方向の補正が不可能であることのメッセージを表示部７に出力する。

生体信号計測部４は、被検体Ｐに装着され、被検体Ｐの発する信号を検出するセンサ４１と、センサ４１で検出された信号を増幅し、増幅した信号をデジタル信号に変換して例えばＥＣＧ信号を生成する信号処理部４２とを備えている。そして、信号処理部４２で生成されたＥＣＧ信号をシステム制御部９に出力する。

位置検出部５は、磁場を発生するトランスミッタ５１、トランスミッタ５１が発生した磁場を検出するレシーバ５２、及び切替部１０に接続された超音波プローブの位置及び角度データを生成する位置信号処理部５３を備えている。

図４は、トランスミッタ５１を床に配置したときに、床上方の空間に分布する磁場の鉛直断面を示した図である。トランスミッタ５１は、被検体Ｐの近傍に配置され、磁場中心部から外側に向かって磁場を形成する。被検体Ｐの検査は、切替部１０に接続された例えば第１の超音波プローブ１２に装着されたレシーバ５２が、トランスミッタ５１の磁場を正確に検出可能な斜線で示した磁場エリア５４内で行われる。レシーバ５２は、トランスミッタ５１が発生する３次元方向の磁場を検出して位置信号処理部５３に出力する。

位置信号処理部５３は、レシーバ５２の検出信号に基づいて、図５に示すように、トランスミッタ５１を原点とするＸＴ，ＹＴ，ＺＴ軸で表される直交三次元空間におけるレシーバ５２の座標（ｘ，ｙ，ｚ）を求め、この求めた座標（ｘ，ｙ，ｚ）に基づいて第１の超音波プローブ１２の座標である位置データを生成する。

また、レシーバ５２が形成するＸＲ，ＹＲ，ＺＲ軸で表される座標系のＸＴ，ＹＴ，ＺＴ軸に対する回転角度（α１，α２，α３）を求め、この求めた回転角度（α１，α２，α３）に基づいて第１の超音波プローブ１２の回転角度である角度データを生成する。そして、生成した位置及び角度データをシステム制御部９に出力する。

図１の画像データ生成部６は、送受信部２の受信部２２から出力された整相加算された信号に対してＢモードデータを生成するための信号処理を行なうＢモードデータ生成部６１と、ドプラ効果を利用して血液等の移動体に関するドプラモードデータを生成するための信号処理を行うドプラモードデータ生成部６２と、Ｂモードデータ生成部６１で生成されたＢモードデータやドプラモードデータ生成部６２で生成されたドプラモードデータを保存するデータ記憶部６３と、データ記憶部６３から各データを読み出して画像データを生成するデータ生成部６４とを備えている。

Ｂモードデータ生成部６１は、受信部２２からの整相加算された超音波受信信号に対して包絡線検波を行った後、対数変換する。そして、対数変換した信号をデジタル信号に変換して輝度で表されるＢモードデータを生成し、生成したＢモードデータをデータ記憶部６３に出力する。

ドプラモードデータ生成部６２は、受信部２２からの整相加算された超音波受信信号に対してドプラ偏移周波数を検出してデジタル信号に変換した後、血流情報のみを抽出し、その抽出したドプラ信号に対して自己相関処理を行う。そして、この自己相関処理結果に基づいて血流の平均流速値、分散値などを算出してドプラモードデータを生成し、生成したドプラモードデータをデータ記憶部６３に出力する。

データ記憶部６３は、Ｂモードデータ生成部６１から出力されたＢモードデータや、ドプラモードデータ生成部６２から出力されたドプラモードデータなどの各データに、各データに対応するシステム制御部９から供給される視野角度や視野深度等の走査情報、位置及び角度データ等の付加データを付加して順次保存する。

図６は、データ記憶部６３に保存されたＢモードデータの構成の一例を示した図である。このＢモードデータは例えば第１の超音波プローブ１２を用いた場合に生成され、縦軸は図１に矢印で示した超音波の走査方向Ｒ１に対応し、横軸は超音波の送受信方向に対応している。ここでは、走査方向Ｒ１への走査により各第１乃至第Ｋの視野角度θ１乃至θＫにおける超音波の送受信により生成された１フレーム分のＢモードデータＡ１乃至ＡＫが保存されている例を示す。

ＢモードデータＡ１は、第１の視野角度θ１における超音波の送受信により生成された視野深度に対応する画素ａ１１乃至ａ１Ｌにより構成される。その先頭部分には第１の視野角度θ１に関する視野角度や視野深度等の走査情報ａ１０ａ、第１の超音波プローブ１２の位置及び角度データａ１０ｂ、及び送受信時の時刻情報ａ１０ｃ等の付加データが保存されている。

ＢモードデータＡ２乃至ＡＫは、第２乃至第Ｋの視野角度θ２乃至θＫにおける超音波の送受信により生成された各視野深度に対応する画素ａ２１乃至ａＫＬにより構成される。各Ｂモードデータの先頭部分には、走査情報ａ２０ａ乃至ａＫ０ａ、位置及び角度データａ２０ｂ乃至ａＫ０ｂ、及び時刻情報ａ２０ｃ乃至ａＫ０ｃの付加データが保存されている。そして、第Ｋの視野角度θＫにおけるＢモードデータＡＫに後続する１フレーム分のＢモードデータＢ１乃至ＢＫ等が保存されている。

なお、第２の超音波プローブ１３を用いた場合には、二次元方向への走査により生成されるＢモードデータ、三次元方向への走査により生成されるＢモードデータ等が保存される。

図１のデータ生成部６４は、データ記憶部６３から１フレーム分の例えばＢモードデータＡ１乃至ＡＫ及び付加データを読み出し、この付加データに基づいて走査変換を行うことにより、被検体Ｐの断層像を表すＢモード画像データや、造影剤が投与された被検体Ｐの断層像を表す造影画像データを生成する。そして、生成したＢモード画像データや造影画像データを表示部７に出力する。

また、データ記憶部６３からドプラモードデータを読み出し、走査変換を行うことにより、被検体Ｐの断面の指定した位置における血流速度等が経時的に表されるドプラモード画像データを生成する。そして、生成したドプラモード画像データを表示部７に出力する。

更に、三次元方向への走査により生成されたＢモードデータ及び付加データを読み出し、この付加データに基づいて走査変換を行い、更に三次元処理を行うことにより、三次元画像データを生成する。そして、生成した三次元画像データを表示部７に出力する。

表示部７は、変換回路、ＣＲＴや液晶パネル等のモニタなどを備え、画像データ生成部６のデータ生成部６４から出力されたＢモード画像データ、造影画像データ、三次元画像データ等の画像データをＤ／Ａ変換とテレビフォーマット変換により映像信号に変換して表示する。

操作部８は、スイッチ、キーボード、トラックボール、マウス、タッチスクリーン等の入力デバイスを備えている。そして、Ｂモード画像データを生成するための視野角度、視野深度、ＰＲＦ（パルス繰り返し周波数）、フレームレート等の撮像条件の設定操作、第１の超音波プローブ１２の位置及び角度の指定及び造影画像データの生成を行うためのフラッシュ操作、第２の超音波プローブ１３の位置及び角度の指定並びに三次元画像データの生成を行うためのトリガ操作を行う。

システム制御部９は、ＣＰＵ及び記憶回路を備え、操作部８から供給される各種の入力情報や選択情報等を前記記憶回路に保存する。そして、前記ＣＰＵは、これらの情報に基づいて切替部１０、送受信制御部３、位置検出部５、画像データ生成部６、及び表示部７等の各ユニットの制御やシステム全体の制御を行なう。

次に図１乃至図９を参照して、送受信制御部３における走査方向の補正機能、及びこの補正機能を利用して造影画像データを生成する造影検査について説明する。図７は、第１の超音波プローブ１２を用いたときの走査方向の補正機能を説明するための図である。図８は、造影検査を説明するための図である。図９は、表示部７に表示される造影画像データを示す図である。

図７（ａ）において、送受信制御部３の制御部３２は、システム制御部９から供給されるＢモード画像データ生成のための撮像条件に基づいて、送受信部２を制御する。送受信部２は、第１の超音波プローブ１２の圧電振動子の配列方向に沿って走査方向Ｒ１に超音波を走査する。画像データ生成部６では、各第１乃至第Ｋの視野角度θ１乃至θＫに対する超音波の送受信及び各視野角度の視野深度により形成される斜線で示した二次元の第１の走査領域ＳＤに対応するＢモード画像データを生成する。そして、操作部８から第１の超音波プローブ１２の位置及び角度を指定するフラッシュ操作が行われると、送受信制御部３の位置記憶部３１は、システム制御部９から供給されるフラッシュ操作が行われたときの基準位置及び角度データを保存する。制御部３２は、位置記憶部３１に保存された基準位置及び角度データを読み出し、この読み出した基準位置及び角度データに基づいて、超音波の走査方向の補正を行う。

制御部３２は、フラッシュ操作が行われた後にシステム制御部９から供給される位置及び角度データを基準位置及び角度データと照合し、走査方向の補正の可否を判定する。そして、位置データが基準位置データの許容範囲内であり、且つ角度データが基準角度データと同じである又はＹＲ軸を回転軸としてＸＲ，ＺＲ軸が回転している角度である場合（即ち第１の超音波プローブ１２の角度がフラッシュ操作により指定された角度と同じである、又はフラッシュ操作により指定された角度に対して走査方向Ｒ１若しくはこの方向とは反対方向Ｒ２に傾いている場合）、走査方向の補正が可能であると判定する。この判定結果に基づいて、フラッシュ操作により指定された直前又は直後に走査された第１の走査領域ＳＤに対応する第１の走査領域ＳＤと同じ又は近接する走査領域に超音波を走査させる制御を行う。

また、位置データが基準位置データの許容範囲から外れている場合、又は角度データが基準角度データに対して少なくともＸＲ或いはＺＲ軸のいずれかを含む軸を回転軸として回転した角度を含む角度データである場合（即ち第１の超音波プローブ１２の角度がフラッシュ操作により指定された角度に対して走査方向Ｒ１及び反対方向Ｒ２以外の方向に傾いている場合）、走査方向の補正が不可能であると判定する。そして、第１の走査領域ＳＤに対応する走査領域への超音波走査が不可能であることを警告するメッセージを表示部７に表示する。また、フラッシュ操作が行われる前の撮像条件に基づいて、送受信部２を制御する。

図７（ｂ）において、図７（ａ）の状態でフラッシュ操作を行った後、第１の超音波プローブ１２をこの先端部を支点としてＹＲ軸を回転軸としてＸＲ，ＺＲ軸が角度β回転した方向に傾けると、位置データは基準位置データの許容範囲に含まれている。制御部３２は、第１の超音波プローブ１２と共に回転する第１乃至第Ｋの視野角度θ１乃至θＫを、反対方向Ｒ２に角度β回転した第１ａ乃至第Ｋａの視野角度θ１ａ乃至θＫａに補正して、第１の走査領域ＳＤに対応する走査領域に超音波を走査させるように制御する。

このように、フラッシュ操作を行うことにより、第１の超音波プローブ１２がフラッシュ操作により指定された位置から許容範囲内の距離に位置しており、且つ指定された角度と同じ角度である又は指定された角度に対して走査方向Ｒ１若しくは反対方向Ｒ２に傾いている場合、フラッシュ操作により指定された直前又は直後に走査された第１の走査領域ＳＤに対応する走査領域に超音波を走査させることができる。

また、第１の超音波プローブ１２がフラッシュ操作により指定された位置から許容範囲を外れている距離に位置している場合、又はフラッシュ操作により指定された角度に対して走査方向Ｒ１及び反対方向Ｒ２以外の方向に傾いている場合、フラッシュ操作により指定された直前又は直後に走査された第１の走査領域ＳＤに対応する走査領域への超音波走査が不可能であることを警告するメッセージを表示部７に表示することができる。また、フラッシュ操作が行われる前の撮像条件に基づいて、送受信部２を制御することができる。

図８は、造影検査を説明するための図である。この造影検査は、操作部８から造影エコーモードの選択及び走査シーケンスの作成を行った後に、操作部８からフラッシュ操作を行うことにより実行される。

造影エコーモードにはＦＲ（Ｆｌａｓｈ・Ｒｅｐｌｅｎｉｓｈｍｅｎｔ）モード、ＭＦＩ（Ｍｉｃｒｏ・Ｆｌｏｗ・Ｉｍａｇｉｎｇ）（１）モード、ＭＦＩ（２）モード等があり、各モードの中から所望の造影エコーモードを選択する。

次いで、選択した造影エコーモードの走査シーケンスを作成する。ＦＲモードを選択した場合、被検体Ｐ内の検査対象となる撮像部位に含まれる造影剤（微小気泡）を崩壊する高音圧の超音波を走査させる高音圧タイミングＫＴ、及び微小気泡崩壊後にその撮像部位に還流してくる微小気泡の状態を連続的に観察するための低音圧の超音波を走査させる低音圧タイミングＴＴを交互に設定した第１のタイミングチャート３４を作成する。

また、ＭＦＩ（１）モードを選択した場合、ＦＲモードの場合と同様に高音圧及び低音圧タイミングＫＴ，ＴＴを交互に設定し、更に低音圧タイミング毎にこのタイミングの中から所望の静止タイミングＳＴを設定した第２のタイミングチャート３５を作成する。更に、ＭＦＩ（２）モードを選択した場合、第１のタイミングチャート３４を作成する。

造影エコーモードの選択及び走査シーケンスの作成を行った後、フラッシュ操作が行われると、送受信部２は、送受信制御部３の制御により、作成されたタイミングチャートに従って、被検体Ｐの撮像部位に高音圧の超音波走査、及び低音圧の超音波走査を交互に行う。

ここで、ＦＲモードの場合、画像データ生成部６は、低音圧タイミングＴＴ時の低音圧の超音波走査による送受信部２からの受信信号に基づきフレーム毎に造影画像データを生成し、生成した造影画像データを表示部７にリアルタイムに表示する。これにより、撮像部位の血管に微小気泡が還流してくる様子をリアルタイムに観察することができる。

また、ＭＦＩ（１）モードの場合、低音圧タイミングＴＴ時の低音圧の超音波走査によりフレーム毎に生成した造影画像データを表示部７にリアルタイムに表示すると共に、静止タイミングで生成した１フレームの造影画像データを表示部７に表示する。これにより、撮像部位の血管に微小気泡が還流してくる様子をリアルタイムに観察すると共に、静止タイミングＳＴにおける静止した造影画像データを対比させて観察することができる。

更に、ＭＦＩ（２）モードの場合、低音圧タイミングＴＴ時の低音圧の超音波走査により１フレームの造影画像データを生成する毎に、生成した画像データとこの前に生成した画像データの同じ位置における画素を比較し、生成した画像データの各画素を輝度の高い画素に置き換えることにより、高輝度を有する造影画像データを生成して表示部７にリアルタイムに表示する。

そして、制御部３２は、高音圧及び低音圧タイミングＫＴ，ＴＴの間、位置検出部５からの位置及び角度データに基づいて超音波走査方向の補正の可否を判定し、その判定結果に基づいて送受信部２の制御を行う。

図９は、ＭＦＩ（２）モードの選択により、表示部７に表示される高輝度を有する造影剤画像データを示した図である。この造影画像データ７１には、再環流により造影剤が流入して鮮明に識別された血管データ７２が含まれている。これにより、各画素を輝度の高い画素に置き換えることにより、微細な血管の構造を識別することができる。

このように、造影検査を行うとき、位置検出部５からの位置及び角度データに基づいて、フラッシュ操作により指定された直前又は直後に走査された第１の走査領域に対応する走査領域を保持することにより、高音圧タイミングＴＴ時には被検体Ｐの検査対象となる撮像部位の微小気泡を崩壊させることができる。また、低音圧タイミングＴＴ時にはフレーム毎にその撮像部位に還流してくる微小気泡の位置を正確に捕えることができる。これにより、微小血管までを良好に描出した鮮明な造影画像データを生成することができる。

次に図１乃至図６、及び図１０乃至図１３を参照して、送受信制御部３における走査方向の補正機能、及びこの補正機能を利用した三次元画像データの生成について説明する。図１０は、第２の超音波プローブ１３を用いたときの走査方向の補正機能を説明するための図である。図１１は、被検体ＰのＥＣＧ信号を示す図である。図１２及び図１３は、三次元画像データの生成を説明するための図である。

心臓等の動きの速い撮像部位の検査を行うときにトリガ操作による三次元画像データの生成が行われる。この三次元画像データの生成において、図１０（ａ）に示すように、三次元画像データに対応する被検体Ｐ内の領域である第１の走査領域ＴＤに超音波を走査するので、多数の視野角度に対して超音波の送受信を行い、多数のデータを処理する必要がある。

このため、第１の走査領域ＴＤを例えば４つの領域に分割した第１乃至第４分割領域ＴＤ１乃至ＴＤ４を設定するための分割条件、各分割領域に超音波走査させるための送受信条件を含む撮像条件を設定する。また、トリガ操作を行う前に被検体Ｐの撮影位置を決定するための第１の走査領域ＴＤに含まれる例えば第１の走査領域ＴＤの直交断面に当たる２つの領域である第２の走査領域又は第１の走査領域ＴＤに超音波を走査させる位置決め条件の設定及び位置決め操作を操作部８から行う。

この操作が行われると、送受信部２は第１の走査領域ＴＤ又は第２の走査領域に超音波を走査し、画像データ生成部６は送受信部２から出力される受信信号に基づいて位置決め用の第１の走査領域ＴＤに対応する三次元画像データ、又は位置決め用の第２の走査領域に対応する２つのＢモード画像データを生成して表示部７に表示する。

そして、表示部７に表示された三次元画像データ又は２つのＢモード画像データを観察して、所望の撮像部位を表す画像データが表示されたとき、操作部８からトリガ操作を行う。

図１０（ａ）において、操作部８からトリガ操作が行われると、送受信制御部３の位置記憶部３１は、システム制御部９から供給されるトリガ操作が行われたときの基準位置及び角度データを保存する。制御部３２は、位置記憶部３１に保存された基準位置及び角度データを読み出し、この読み出した基準位置及び角度データに基づいて、超音波の走査方向の補正を行う。

制御部３２は、トリガ操作が行われた後にシステム制御部９から供給される位置及び角度データを基準位置及び角度データと照合し、超音波走査の方向の補正の可否を判定する。そして、位置データが基準位置データの許容範囲内である場合、走査方向の補正が可能であると判定する。そして、トリガ操作により指定された直前又は直後に位置決めのために走査された第１の走査領域ＴＤ又は第２の走査領域に対応する各第１乃至第４分割領域ＴＤ１乃至ＴＤ４と同じ又は近接する走査領域に超音波を走査させる制御を行う。

また、位置データが基準位置データの許容範囲から外れている場合、走査方向の補正が不可能であると判定する。そして、各第１乃至第４分割領域ＴＤ１乃至ＴＤ４と同じ又波近接する走査領域への超音波走査が不可能であることを警告するメッセージを表示部７に表示する。また、トリガ操作が行われる前の位置決め条件に基づいて、送受信部２を制御する。

図１０（ｂ）において、図１０（ａ）の第２の超音波プローブ１３の位置及び角度の状態でトリガ操作を行った後、第２の超音波プローブ１３をこの先端部を支点として、矢印Ｒ３方向に角度γ傾けると、位置データは基準位置データの許容範囲に含まれている。制御部３２は、第２の超音波プローブ１３と共に回転する走査領域を、Ｒ３方向とは反対方向に角度γ回転した第１の走査領域ＴＤと同じ又は近接する走査領域に超音波を走査させるように制御する。

このように、トリガ操作を行うことにより、第２の超音波プローブ１３がトリガ操作により指定された位置から許容範囲内の距離に位置している場合、トリガ操作により指定された直前又は直後に走査された第１の走査領域ＴＤ又は第２の走査領域に対応する走査領域に超音波を走査させることができる。

また、第２の超音波プローブ１３がトリガ操作により指定された位置から許容範囲を外れている距離に位置している場合、トリガ操作により指定された直前又は直後に走査された第１の走査領域ＴＤ又は第２の走査領域に対応する走査領域への超音波走査が不可能であることを警告するメッセージを表示部７に表示する。また、トリガ操作が行われる前の撮像条件に基づいて、送受信部２を制御することができる。

図１１は、被検体ＰのＥＣＧ信号を示す図である。操作部８からトリガ操作が行われると、送受信部２は、制御部３２の制御により、生体信号計測部４からの第ｎ周期（ｎ≧１）の例えば第ｎのＲ波の情報に基づいて、図１２に示すように、第１の走査領域ＴＤの第１の分割走査領域ＴＤ１に対応する走査領域への第ｎの超音波走査を行う。また第（ｎ＋１）周期の第（ｎ＋１）のＲ波の情報に基づいて、図１３（ａ）に示すように、第２の分割走査領域ＴＤ２に対応する走査領域への第（ｎ＋１）の超音波走査を行う。更に第（ｎ＋２）周期の第（ｎ＋２）のＲ波の情報に基づいて、図１３（ｂ）に示すように、第３の分割走査領域ＴＤ３に対応する走査領域への第（ｎ＋２）の超音波走査を行う。更にまた第（ｎ＋３）周期の第（ｎ＋３）のＲ波の情報に基づいて、図１３（ｃ）に示すように、第４の分割走査領域ＴＤ４に対応する走査領域への第（ｎ＋３）の超音波走査を行う。

画像データ生成部６は、第ｎ乃至第（ｎ＋３）の超音波走査により送受信部２から出力される受信信号に基づいて、第１乃至第４分割走査領域に対応する４つの三次元画像データ（分割画像データ）を生成する。更に、生成した４つの分割画像データを合成することにより１ボリューム分である第１の走査領域ＴＤに対応する三次元画像データを生成する。

そして、制御部３２は、位置及び角度データに基づいて第ｎ乃至第（ｎ＋３）の超音波走査の方向の補正の可否を判定し、その判定結果に基づいて送受信部２の制御を行う。

このように、三次元画像データを生成するとき、位置検出部５からの位置及び角度データに基づいて、トリガ操作により指定された走査領域を保持することにより、各分割画像データ間の位置ずれを防ぐことができる。これにより、鮮明な三次元画像データを生成することができる。

以下、図１乃至図１４を参照して、超音波診断装置１００の動作の一例を説明する。
図１４は、造影検査における超音波診断装置１００の動作を示したフローチャートである。システム制御部９の記憶回路には、第１の超音波プローブ１２の選択情報、Ｂモード画像データを生成するための撮像条件、ＭＦＩ（２）モード、図８の第１のタイミングチャート３４等の入力情報が保存されている。そして、被検体Ｐの撮像部位の近傍に第１の超音波プローブ１２を当て、操作部８から検査開始の操作を行うことにより、超音波診断装置１００は、被検体Ｐの検査を開始する（ステップＳ１）。

システム制御部９は、操作部８から供給される撮像条件に基づいて、切替部１０、送受信制御部３、位置検出部５、画像データ生成部６、及び表示部７の各ユニットを制御する。そして、被検体Ｐの撮像部位の近傍に第１の超音波プローブ１２を当てることにより、画像データ生成部６のＢモードデータ生成部６１は、送受信部２の受信部２２から受信した受信信号に基づいてＢモードデータを生成し、生成したＢモードデータをデータ記憶部６３に出力する。

一方、位置検出部５の第１の超音波プローブ１２に装着されたレシーバ５２は、トランスミッタ５１が発生した磁場を検出して、その検出信号を位置信号処理部５３に出力する。位置信号処理部５３は、レシーバ５２から出力された検出信号に基づいて第１の超音波プローブ１２の位置及び角度データを生成し、システム制御部９に出力する。

データ記憶部６３は、Ｂモードデータ生成部６１から出力されたＢモードデータ、システム制御部９から供給される走査情報、位置及び角度データ、及び時刻情報の付加データを順次保存する。データ生成部６４は、データ記憶部６３からＢモードデータ及び付加データを読み出してＢモード画像データを生成し、生成したＢモード画像データを表示部７に出力する。表示部７は、画像データ生成部６から出力されたＢモード画像データをリアルタイムに表示する（ステップＳ２）。

表示部７に所望のＢモード画像データが表示されたときに、操作部８からフラッシュ操作が行われた後、被検体Ｐに造影剤が投与される。送受信制御部３の位置記憶部３１は、システム制御部９から供給されるフラッシュ操作が行なわれたときの基準位置及び角度データを保存する。制御部３２は、位置記憶部３１に保存された基準位置及び角度データを読み出し、この読み出した基準位置及び角度データに基づいて、超音波走査方向の補正を行う動作を開始する。

制御部３２は、フラッシュ操作の後にシステム制御部９から供給される位置及び角度データを基準位置及び角度データと照合し、超音波走査方向の補正の可否を判定する。そして、第１の超音波プローブ１２がフラッシュ操作により指定された位置から許容範囲内の距離に位置しており、且つ指定された角度と同じ角度である又は指定された角度に対して走査方向Ｒ１若しくは反対方向Ｒ２に傾いている場合（ステップＳ３のはい）、フラッシュ操作により指定された直前又は直後に走査された第１の走査領域ＳＤに対応する走査領域に超音波を走査させる制御を行う（ステップＳ４）。

また、第１の超音波プローブ１２がフラッシュ操作により指定された位置から許容範囲を外れている距離に位置している場合又はフラッシュ操作により指定された角度に対して走査方向Ｒ１及び反対方向Ｒ２以外の方向に傾いている場合（ステップＳ３のいいえ）、フラッシュ操作により指定された直前又は直後に走査された第１の走査領域ＳＤに対応する走査領域への超音波走査が不可能であることを警告するメッセージを表示部７に出力する（ステップＳ５）。その後、ステップＳ２）へ戻る。

一方、制御部３２は、システム制御部９から供給される第１のタイミングチャート３４に基づいて送受信部２を制御する。送信部２１は、制御部３２からの第１のタイミングチャート３４に従って、被検体Ｐの撮像部位に高音圧及び低音圧の超音波走査を交互に行う。受信部２２は、低音圧による超音波走査に応じて受信した超音波受信信号を処理して画像データ生成部６に出力する。

画像データ生成部６は、システム制御部９から供給されるＭＦＩ（２）モードの情報に基づいて、低音圧タイミングＴＴ時の低音圧の超音波走査により１フレームの造影画像データを生成する毎に、生成した画像データとこの前に生成した画像データの同じ位置における画素を比較し、生成した画像データの各画素を輝度の高い画素に置き換えることにより、高輝度を有する造影画像データを生成して表示部７にリアルタイムに表示する（ステップＳ６）。

そして、表示部７に表示された造影剤の還流により高輝度に変化している血管データを含む造影画像データの観察が行われる。被検体Ｐの造影検査を終えて操作部８から検査終了操作が行われると、システム制御部９は、切替部１０、送受信制御部３、位置検出部５、画像データ生成部６、及び表示部７の各ユニットの動作を停止させる。そして、超音波診断装置１００は被検体Ｐの造影検査を終了する（ステップＳ７）。

以上述べた本発明の実施例によれば、操作部８からのフラッシュ操作により、位置及び角度データに基づいて超音波走査の方向の補正の可否を判定する。そして、第１の超音波プローブ１２がフラッシュ操作により指定された位置から許容範囲内の距離に位置しており、且つ指定された角度と同じ角度である又は指定された角度に対して走査方向Ｒ１若しくは反対方向Ｒ２に傾いている場合、フラッシュ操作により指定された直前又は直後に走査された第１の走査領域ＳＤに対応する走査領域に超音波を走査させることができる。これにより、高音圧タイミングＴＴ時には被検体Ｐの検査対象となる撮像部位の微小気泡を崩壊させることができ、低音圧タイミングＴＴ時にはフレーム毎にその撮像部位に還流してくる微小気泡の位置を正確に捕えることができるので、鮮明な造影画像データを得ることができる。

また、第１の超音波プローブ１２がフラッシュ操作により指定された位置から許容範囲を外れている距離に位置している場合、又はフラッシュ操作により指定された角度に対して走査方向Ｒ１及び反対方向Ｒ２以外の方向に傾いている場合、フラッシュ操作により指定された直前又は直後に走査された第１の走査領域ＳＤに対応する走査領域への超音波走査が不可能であることを警告するメッセージを表示部７に表示することができる。これにより、被検体Ｐの所望の撮像部位に対応していない誤った位置の造影画像データによる誤診を防ぐことができる。

更に、トリガ操作を行うことにより、位置及び角度データに基づいて超音波走査方向の補正の可否を判定する。そして、第２の超音波プローブ１３がトリガ操作により指定された位置から許容範囲内の距離に位置している場合、トリガ操作により指定された直前又は直後に走査された第１の走査領域ＴＤ又は第２の走査領域に対応する走査領域に超音波を走査させることができる。これにより、各分割画像データ間の位置ずれを防ぐことができ、鮮明な三次元画像データを生成することができる。

更にまた、第２の超音波プローブ１３がトリガ操作により指定された位置から許容範囲を外れている距離に位置している場合、トリガ操作により指定された直前又は直後に走査された第１の走査領域ＴＤ又は第２の走査領域に対応する走査領域への超音波走査が不可能であることを警告するメッセージを表示部７に表示することができる。これにより、被検体Ｐの所望の撮像部位に対応していない誤った位置の三次元画像データによる誤診を防ぐことができる。

以上により、被検体や操作者への負担を軽減すると共に、超音波による検査を迅速に行うことができる。

本発明に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図。 本発明の実施例に係る第１の超音波プローブの構成を示す図。 本発明の実施例に係る第２の超音波プローブの構成を示す図。 本発明の実施例に係るトランスミッタを床に配置したときに、床上方の空間に分布する磁場の鉛直断面を示す図。 本発明の実施例に係る位置検出部で生成される位置及び角度データを説明するための図。 本発明の実施例に係るデータ記憶部に保存されたＢモードデータの構成の一例を示す図。 本発明の実施例に係る第１の超音波プローブを用いたときの走査方向の補正機能を説明するための図。 本発明の実施例に係る造影検査を説明するための図。 本発明の実施例に係る表示部に表示される造影画像データを示す図。 本発明の実施例に係る第２の超音波プローブを用いたときの走査方向の補正機能を説明するための図。 本発明の実施例に係る被検体のＥＣＧ信号を示す図。 本発明の実施例に係る三次元画像データの生成を説明するための図。 本発明の実施例に係る三次元画像データの生成を説明するための図。 本発明の実施例に係る造影検査における超音波診断装置の動作を示すフローチャート。

符号の説明

Ｐ 被検体
２ 送受信部
３ 送受信制御部
４ 生体信号計測部
６ 画像データ生成部
７ 表示部
８ 操作部
９ システム制御部
１０ 切替部
１１ プローブ部
１２ 第１の超音波プローブ
１３ 第２の超音波プローブ
２１ 送信部
２２ 受信部
２３ レートパルス発生器
２４ 送信遅延回路
２５ パルサ
２６ プリアンプ
２７ 受信遅延回路
２８ 加算器
３１ 位置記憶部
３２ 制御部
６１ Ｂモードデータ生成部
６２ ドプラモードデータ生成部
６３ データ記憶部
６４ データ生成部
１００ 超音波診断装置

Claims (5)

1. 被検体に対して超音波の送受信を行う超音波プローブと、
   前記超音波プローブを駆動して前記被検体に超音波を走査する送受信手段と、
   前記送受信手段からの受信信号に基づき画像データを生成する画像データ生成手段と、
   前記超音波プローブの角度を指定するための指定手段と、
   前記指定手段により指定されたときの前記超音波プローブの角度を検出して角度データを生成する位置検出手段と、
   前記位置検出手段により生成された角度データに基づいて、前記指定手段により指定されたときに走査された走査領域に超音波を走査させるように前記送受信手段を制御する送受信制御手段とを
   備えたことを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記画像データ生成手段により生成された画像データを表示する表示手段を有し、
   前記超音波プローブは、一次元に配列された複数の振動子を有し、
   前記送受信制御手段は、前記超音波プローブが前記指定手段により指定された角度に対して走査方向又はこの方向とは反対方向に傾いている場合、前記走査領域に超音波を走査させるように制御し、
   前記超音波プローブが前記指定手段により指定された角度に対して走査方向及びこの方向とは反対方向以外の方向に傾いている場合、前記走査領域への超音波走査が不可能であることを警告するメッセージを前記表示に表示するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記送受信手段は、前記指定手段による指定に伴って、造影剤が投与された前記被検体に予め作成された高音圧及び低音圧のタイミングチャートに基づく超音波走査を開始し、
   前記画像データ生成手段は、前記送受信手段からの前記低音圧による超音波走査時の受信信号に基づき造影画像データを生成することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
4. 前記超音波プローブは、二次元に配列された複数の振動子を有し、
   前記送受信手段は、前記指定手段による指定に伴って、前記被検体の生体信号の周期毎に、前記走査領域の複数の分割領域における各分割領域に超音波を走査し、
   前記画像データ生成手段は、前記送受信手段からの受信信号に基づき前記分割領域毎に三次元画像データを生成し、生成した各三次元画像データを合成して前記走査領域に対応する三次元画像データを生成することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
5. 前記画像データ生成手段により生成された画像データを表示する表示手段を有し、
   前記位置検出手段は、前記超音波プローブの角度と共と位置を検出して位置及び角度データを生成し、
   前記送受信制御手段は、前記超音波プローブが前記指定手段により指定された位置から許容範囲を外れている距離に位置している場合、前記走査領域への超音波走査が不可能であることを警告するメッセージを前記表示手段に表示するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。

Images