JP2012105948A - カテーテル施術のための最適な超音波映像を提供する医療システムおよび方法 - Google Patents

カテーテル施術のための最適な超音波映像を提供する医療システムおよび方法 Download PDF

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Abstract

【課題】カテーテル施術のための最適な超音波映像を提供する医療システムおよび方法を提供すること。
【解決手段】本発明における医療システムは、対象体内に挿入されて前記対象体内の病巣を除去するためのニードル（ｎｅｅｄｌｅ）および前記ニードルに振動を印加する振動印加部を含む医療用器具と、超音波信号を前記対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波エコー信号を受信して超音波データを取得する超音波データ取得部と、前記医療用器具および前記超音波データ取得部に連結され、前記超音波データを用いて複数の超音波映像を形成し、前記複数の超音波映像のそれぞれにモーショントラッキング（ｍｏｔｉｏｎ ｔｒａｃｋｉｎｇ）を行って前記ニードルの位置を検出し、前記検出されたニードルの位置に基づいて超音波映像の画質を改善させるための映像処理を前記複数の超音波映像に行うプロセッサとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、医療システムに関し、特に、カテーテル施術のための最適な超音波映像を提供する医療システムおよび方法に関する。
医療技術が発達するによって直接切開せず、人体の最小部位のみ穴をあけた後、映像を見て病変がある部位にアブレータ（Ａｂｌａｔｏｒ）またはバイオプシー（Ｂｉｏｐｓｙ）などの医療用器具（すなわち、ニードル（ｎｅｅｄｌｅ））を挿入して治療や検査をする技術が用いられている。このような方法は医学映像装備で人体の内部を観察しながら施術を行うため、「映像を用いる施術法」または「カテーテル施術」という。
すなわち、カテーテル施術は、放射線科で使用する映像装備であるＣＴスキャナ、あるいはＭＲＩシステムなどから得た映像を施術中に見ながら、皮膚を通じて医療用針を、検査を望む部位または治療を望む病変に直接到達させて診断や治療をする施術をいう。このカテーテル施術法は、一般に切開が必要な外科治療と比較する時、全身麻酔が必要なく、患者の身体的な負担が少なく、痛みや苦痛が少なく、入院期間も短縮され、日常への復帰が早くなり、医療費用と効果面でも大いに役立っている。
しかし、ＣＴスキャナやＭＲＩシステムを使用する場合、リアルタイムで映像を得難く、特にＣＴスキャナを用いてカテーテル施術をする場合、施術者や患者のいずれも長時間放射線に露出される危険がある。これに比べて、超音波システムの場合、リアルタイムで映像を得ることができ、人体にほぼ無害である。しかし、超音波映像は病巣（ｌｅｓｉｏｎ）だけでなく医療用器具（すなわち、ニードル（ｎｅｅｄｌｅ））を明確に分別することは難しく、カテーテル施術に用いるのには多くの困難がある。
特開２００８−２３７７８７号公報
本発明の課題は、カテーテル施術のための最適な超音波映像を提供する医療システムおよび方法を提供することにある。
本発明における医療システムは、対象体内に挿入されて前記対象体内の病巣を除去するためのニードル（ｎｅｅｄｌｅ）および前記ニードルに振動を印加する振動印加部を含む医療用器具と、超音波信号を前記対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波エコー信号を受信して超音波データを取得する超音波データ取得部と、前記医療用器具および前記超音波データ取得部に連結され、前記超音波データを用いて複数の超音波映像を形成し、前記複数の超音波映像のそれぞれにモーショントラッキング（ｍｏｔｉｏｎ ｔｒａｃｋｉｎｇ）を行って前記ニードルの位置を検出し、前記検出されたニードルの位置に基づいて超音波映像の画質を改善させるための映像処理を前記複数の超音波映像に行うプロセッサとを備える。
また、本発明における医療システムは、対象体内に挿入されて前記対象体内の病巣を除去するためのニードルを含む医療用器具と、基準ステアリング角度および該基準ステアリング角度に対する複数のステアリング角度に基づいて、超音波信号を前記対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波エコー信号を受信して、前記基準ステアリング角度に対応する第１の超音波データと、前記複数のステアリング角度のそれぞれに対応する第２の超音波データとを取得する超音波データ取得部と、前記医療用器具および前記超音波データ取得部に連結され、前記第１の超音波データおよび前記第２の超音波データを用いて前記第１の超音波データに対応する基準超音波映像および前記第２の超音波データに対応する複数のサブ超音波映像を形成し、前記複数のサブ超音波映像のそれぞれに前記ニードルの輪郭検出を行って前記複数のサブ超音波映像のうちのいずれか１つのサブ超音波映像を抽出し、前記基準超音波映像および前記抽出されたサブ超音波映像の表示を制御するプロセッサとを備える。
また、本発明における医療システムは、液体が流れる管を含むニードルと、前記管に前記液体が一定の速度で流れるように前記液体を提供する液体提供部とを含む医療用器具と、超音波信号を前記対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波エコー信号を受信して超音波データを取得する超音波データ取得部と、前記医療用器具および前記超音波データ取得部に連結され、前記超音波データを用いてＢモード（ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ ｍｏｄｅ）映像を形成し、前記超音波データを用いて前記液体の流れに対応するカラードップラ映像を形成し、前記Ｂモード映像と前記カラードップラ映像とを合成して合成映像を形成するプロセッサとを備える。
また、本発明における医療システムは、対象体内に挿入されて前記対象体内の病巣を除去するためのニードルを含む医療用器具と、超音波信号を前記対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波エコー信号を受信して、位相情報を含む超音波データを取得する超音波データ取得部と、前記医療用器具および前記超音波データ取得部に連結され、前記超音波データを用いて超音波映像を形成し、前記位相情報を用いて位相が予め定められたしきい値を超えて反転する位相反転領域を検出し、前記検出された位相反転領域に基づいて前記超音波映像にエッジ検出を行い、前記検出されたエッジに基づいて前記超音波映像に映像処理を行うプロセッサとを備える。
また、本発明における超音波映像提供方法は、ａ）対象体内の病巣を除去するためのニードルを前記対象体内に挿入しながら前記ニードルに振動を印加する段階と、ｂ）超音波信号を前記対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波エコー信号を受信して超音波データを取得する段階と、ｃ）前記超音波データを用いて複数の超音波映像を形成する段階と、ｄ）前記複数の超音波映像のそれぞれにモーショントラッキングを行って前記ニードルの位置を検出する段階と、ｅ）前記検出されたニードルの位置に基づいて前記超音波映像の画質を改善させるための映像処理を前記複数の超音波映像に行う段階とを備える。
また、本発明における超音波映像提供方法は、ａ）ニードルを含む医療用器具を対象体内に挿入する段階と、ｂ）基準ステアリング角度および該基準ステアリング角度に対する複数のステアリング角度に基づいて超音波信号を前記対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波エコー信号を受信して、前記基準ステアリング角度に対応する第１の超音波データと、前記複数のステアリング角度のそれぞれに対応する第２の超音波データとを取得する段階と、ｃ）前記第１の超音波データおよび前記第２の超音波データを用いて前記第１の超音波データに対応する基準超音波映像および前記第２の超音波データに対応する複数のサブ超音波映像を形成する段階と、ｄ）前記複数のサブ超音波映像のそれぞれに前記ニードルの輪郭検出を行って前記複数のサブ超音波映像のうちのいずれか１つのサブ超音波映像を抽出する段階と、ｅ）前記基準超音波映像および前記抽出されたサブ超音波映像の表示を制御する段階とを備える。
また、本発明における超音波映像提供方法は、ａ）液体が流れる管を含むニードルに対して一定の速度で流れる前記液体を前記管に提供する段階と、ｂ）超音波信号を前記対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波エコー信号を受信して超音波データを取得する段階と、ｃ）前記超音波データを用いてＢモード映像を形成する段階と、ｄ）前記超音波データを用いて前記液体の流れに対応するカラードップラ映像を形成する段階と、ｅ）前記Ｂモード映像と前記カラードップラ映像とを合成して合成映像を形成する段階とを備える。
また、本発明における超音波映像提供方法は、ａ）ニードルを含む医療用器具を対象体内に挿入する段階と、ｂ）超音波信号を前記対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波エコー信号を受信して、位相情報を含む超音波データを取得する段階と、ｃ）前記超音波データを用いて超音波映像を形成する段階と、ｄ）前記位相情報を用いて位相が予め定められたしきい値を超えて反転する位相反転領域を検出する段階と、ｅ）前記検出された位相反転領域に基づいて前記超音波映像にエッジ検出を行う段階と、ｆ）前記検出されたエッジに基づいて前記超音波映像に映像処理を行う段階と備える。
本発明は、医療用器具、すなわち、ニードル（ｎｅｅｄｌｅ）がよく見える最適な超音波映像を提供することができ、カテーテル施術の精度および使用性を改善させることができる。
本発明の第１の実施例における医療システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施例における超音波データ取得部の構成を示すブロック図である。 時間に応じて超音波映像を取得する例を示す例示図である。 本発明の第１の実施例によって、カテーテル施術のための最適な超音波映像を提供する順序を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施例における医療システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施例における超音波データ取得部の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施例における基準超音波映像および複数のサブ超音波映像を示す例示図である。 本発明の第２の実施例によって、カテーテル施術のための最適な超音波映像を提供する順序を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施例における医療システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施例における超音波データ取得部の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施例によって、カテーテル施術のための最適な超音波映像を提供する順序を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施例における医療システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施例における超音波データ取得部の構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施例によって、カテーテル施術のための最適な超音波映像を提供する順序を示すフローチャートである。
以下、添付した図面を参照して本発明の実施例を説明する。
第１の実施例
図１は、本発明の第１の実施例における医療システムの構成を示すブロック図である。図１を参照すると、医療システム１００は、医療用器具１１０、超音波データ取得部１２０、プロセッサ１３０、格納部１４０およびディスプレイ部１５０を備える。
医療用器具１１０は、対象体内に挿入されて対象体内の病巣（ｌｅｓｉｏｎ）を除去する。本実施例において、医療用器具１１０は、対象体内に挿入されて対象体内の病巣を除去するためのニードル（ｎｅｅｄｌｅ）（図示せず）と、ニードルに振動を印加するための振動印加部（図示せず）とを備える。
超音波データ取得部１２０は、超音波信号を対象体に送信し、対象体から反射される超音波信号（すなわち、超音波エコー信号）を受信して超音波データを取得する。
図２は、本発明の第１の実施例における超音波データ取得部の構成を示すブロック図である。図２を参照すると、超音波データ取得部１２０は、超音波プローブ２１０、送信信号形成部２２０、ビームフォーマ２３０および超音波データ形成部２４０を備える。
超音波プローブ２１０は、電気的信号と超音波信号を相互変換する複数の電気音響変換素子（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ ｅｌｅｍｅｎｔ：以下、単に変換素子と呼ぶ）（図示せず）を含む。超音波プローブ２１０は、複数のスキャンライン（ｓｃａｎｌｉｎｅ）（図示せず）それぞれに沿って超音波信号を対象体に送信し、対象体から反射される超音波エコー信号を受信して受信信号を形成する。受信信号は、アナログ信号である。超音波プローブ２１０は、コンベックスプローブ（ｃｏｎｖｅｘ ｐｒｏｂｅ）、リニアプローブ（ｌｉｎｅａｒ ｐｒｏｂｅ）などを含む。
送信信号形成部２２０は、超音波信号の送信を制御する。また、送信信号形成部２２０は、変換素子および集束点を考慮して、超音波映像を得るための送信信号を形成する。送信信号は、低周波（例えば２〜５ＭＨｚ）送信信号または高周波（１０ＭＨｚ以上）送信信号を形成する。本実施例において、送信信号形成部２２０は、図３に示すように、複数の超音波映像（ＵＩｉ（１≦ｉ））のそれぞれを得るための送信信号を順次形成する。従って、超音波プローブ２１０は、送信信号形成部２２０から送信信号が提供されると、送信信号を超音波信号に変換して対象体に送信し、対象体から反射される超音波エコー信号を受信して受信信号を形成する。このとき、超音波信号は、低周波超音波信号または高周波超音波信号を含む。
ビームフォーマ２３０は、超音波プローブ２１０から提供される受信信号をアナログデジタル変換してデジタル信号を形成する。また、ビームフォーマ２３０は、変換素子および集束点を考慮して、デジタル信号を受信集束させて受信集束信号を形成する。
超音波データ形成部２４０は、ビームフォーマ２３０から提供される受信集束信号を用いて、超音波映像に対応する超音波データを形成する。超音波データは、ＲＦ（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）データを含む。しかし、超音波データは、必ずしもこれに限定されない。また、超音波データ形成部２４０は、超音波データを形成するのに必要な様々な信号処理（例えば、利得（ｇａｉｎ）調節など）を受信集束信号に行うこともできる。
再び図１を参照すると、プロセッサ１３０は、医療用器具１１０および超音波データ取得部１２０に連結される。プロセッサ１３０は、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサ（ｍｉｃｒｏ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（ｇｒａｐｈｉｃ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）などを含む。
図４は、本発明の第１の実施例によって、カテーテル施術のための最適な超音波映像を提供する順序を示すフローチャートである。図４を参照すると、プロセッサ１３０は、超音波データ取得部１２０から超音波データが提供されると、超音波データを用いて超音波映像を形成する（Ｓ４０２）。
プロセッサ１３０は、超音波映像にモーショントラッキング（ｍｏｔｉｏｎ ｔｒａｃｋｉｎｇ）を行って（Ｓ４０４）、超音波映像から医療用器具１１０（すなわち、ニードル）の位置を検出する（Ｓ４０６）。モーショントラッキングおよびニードルの位置検出は、公知の様々な方法を用いて行われることができるため、本実施例では詳細に説明しない。
プロセッサ１３０は、検出された医療器具１１０の位置に基づいて超音波映像に映像処理を行って、超音波映像の画質を改善させる（Ｓ４０８）。プロセッサ１３０は、全ての超音波映像に対して上述と同様な過程を行う（Ｓ４１０）。
再び図１を参照すると、格納部１４０は、超音波データ取得部１２０で取得した超音波データを格納する。また、格納部１４０は、プロセッサ１３０で形成された超音波映像を格納することもできる。
ディスプレイ部１５０は、プロセッサ１３０で形成された超音波映像を表示する。
以上のような医療システム１００により、対象体内の病巣を超音波映像で確認しながら、医療用器具１１０で該病巣を除去することができる。
第２の実施例
図５は、本発明の第２の実施例における医療システムの構成を示すブロック図である。図５を参照すると、医療システム５００は、医療用器具５１０、超音波データ取得部５２０、プロセッサ５３０、格納部５４０およびディスプレイ部５５０を備える。
医療用器具５１０は、対象体内に挿入されて対象体内の病巣を除去する。本実施例において、医療用器具５１０は、対象体内に挿入されて対象体内の病巣を除去するためのニードル（図示せず）を含む。
超音波データ取得部５２０は、超音波信号を対象体に送信し、対象体から反射される超音波信号（すなわち、超音波エコー信号）を受信して超音波データを取得する。
図６は、本発明の第２の実施例における超音波データ取得部の構成を示すブロック図である。図６を参照すると、超音波データ取得部５２０は、超音波プローブ６１０、送信信号形成部６２０、ビームフォーマ６３０および超音波データ形成部６４０を備える。
超音波プローブ６１０は、電気的信号と超音波信号を相互変換する複数の変換素子（図示せず）を含む。超音波プローブ６１０は、複数のスキャンラインのそれぞれに沿って超音波信号を対象体に送信し、対象体から反射される超音波エコー信号を受信して受信信号を形成する。受信信号は、アナログ信号である。超音波プローブ６１０は、コンベックスプローブ（ｃｏｎｖｅｘ ｐｒｏｂｅ）、リニアプローブ（ｌｉｎｅａｒ ｐｒｏｂｅ）などを含む。
送信信号形成部６２０は、超音波信号の送信を制御する。また、送信信号形成部６２０は、変換素子および集束点を考慮して、超音波映像を得るための送信信号を形成する。本実施例において、送信信号形成部６２０は、複数のスキャンラインを基準ステアリング角度でステアリングした基準超音波映像を得るための送信信号および複数のスキャンラインを基準ステアリング角度に対して複数のステアリング角度でステアリングした複数のサブ超音波映像を得るための送信信号を形成する。
一例として、送信信号形成部６２０は、図７に示すように、複数のスキャンラインを基準ステアリング角度でステアリングした基準超音波映像ＵＩＲを得るための第１の送信信号、複数のスキャンラインを基準ステアリング角度に対して第１のステアリング角度θ１でステアリングした第１のサブ超音波映像ＵＩ１を得るための第２の送信信号、複数のスキャンラインを基準ステアリング角度に対して第２のステアリング角度θ２でステアリングした第２のサブ超音波映像ＵＩ２を得るための第３の送信信号、複数のスキャンラインを基準ステアリング角度に対して第３のステアリング角度θ３でステアリングした第３のサブ超音波映像ＵＩ３を得るための第４の送信信号および複数のスキャンラインを基準ステアリング角度に対して第４のステアリング角度θ４でステアリングした第４のサブ超音波映像ＵＩ４を得るための第５の送信信号を形成する。
なお、本実施例において、基準ステアリング角度は、０°である。しかし、基準ステアリング角度は、必ずしもこれに限定されない。
従って、超音波プローブ６１０は、送信信号形成部６２０から第１の送信信号が提供されると、第１の送信信号を超音波信号に変換して対象体に送信し、対象体から反射される超音波エコー信号を受信して第１の受信信号を形成する。また、超音波プローブ６１０は、送信信号形成部６２０から第２の送信信号が提供されると、第２の送信信号を超音波信号に変換して対象体に送信し、対象体から反射される超音波エコー信号を受信して第２の受信信号を形成する。また、超音波プローブ６１０は、送信信号形成部６２０から第３の送信信号が提供されると、第３の送信信号を超音波信号に変換して対象体に送信し、対象体から反射される超音波エコー信号を受信して第３の受信信号を形成する。また、超音波プローブ６１０は、送信信号形成部６２０から第４の送信信号が提供されると、第４の送信信号を超音波信号に変換して対象体に送信し、対象体から反射される超音波エコー信号を受信して第４の受信信号を形成する。また、超音波プローブ６１０は、送信信号形成部６２０から第５の送信信号が提供されると、第５の送信信号を超音波信号に変換して対象体に送信し、対象体から反射される超音波エコー信号を受信して第５の受信信号を形成する。
上述した例では、基準ステアリング角度を基準に４つのサブ超音波映像を得るものとして説明したが、必ずしもこれに限定されない。
ビームフォーマ６３０は、超音波プローブ６１０から提供される受信信号をアナログデジタル変換してデジタル信号を形成する。また、ビームフォーマ６３０は、変換素子および集束点を考慮して、デジタル信号を受信集束させて受信集束信号を形成する。
一例として、ビームフォーマ６３０は、超音波プローブ６１０から第１の受信信号が提供されると、第１の受信信号をアナログデジタル変換して第１のデジタル信号を形成する。ビームフォーマ６３０は、変換素子および集束点を考慮して、第１のデジタル信号を受信集束させて第１の受信集束信号を形成する。また、ビームフォーマ６３０は、超音波プローブ６１０から第２の受信信号が提供されると、第２の受信信号をアナログデジタル変換して第２のデジタル信号を形成する。ビームフォーマ６３０は、変換素子および集束点を考慮して、第２のデジタル信号を受信集束させて第２の受信集束信号を形成する。また、ビームフォーマ６３０は、超音波プローブ６１０から第３の受信信号が提供されると、第３の受信信号をアナログデジタル変換して第３のデジタル信号を形成する。ビームフォーマ６３０は、変換素子および集束点を考慮して、第３のデジタル信号を受信集束させて第３の受信集束信号を形成する。また、ビームフォーマ６３０は、超音波プローブ６１０から第４の受信信号が提供されると、第４の受信信号をアナログデジタル変換して第４のデジタル信号を形成する。ビームフォーマ６３０は、変換素子および集束点を考慮して、第４のデジタル信号を受信集束させて第４の受信集束信号を形成する。また、ビームフォーマ６３０は、超音波プローブ６１０から第５の受信信号が提供されると、第５の受信信号をアナログデジタル変換して第５のデジタル信号を形成する。ビームフォーマ６３０は、変換素子および集束点を考慮して、第５のデジタル信号を受信集束させて第５の受信集束信号を形成する。
超音波データ形成部６４０は、ビームフォーマ６３０から提供される受信集束信号を用いて、超音波映像に対応する超音波データを形成する。超音波データは、ＲＦデータを含む。しかし、超音波データは、必ずしもこれに限定されない。また、超音波データ形成部６４０は、超音波データを形成するのに必要な様々な信号処理（例えば、利得（ｇａｉｎ）調節など）を受信集束信号に行うこともできる。
一例として、超音波データ形成部６４０は、ビームフォーマ６３０から第１の受信集束信号が提供されると、第１の受信集束信号を用いて、基準超音波映像ＵＩＲに対応する第１の超音波データを形成する。また、超音波データ形成部６４０は、ビームフォーマ６３０から第２の受信集束信号が提供されると、第２の受信集束信号を用いて、第１のサブ超音波映像ＵＩ１に対応する第２の超音波データを形成する。また、超音波データ形成部６４０は、ビームフォーマ６３０から第３の受信集束信号が提供されると、第３の受信集束信号を用いて、第２のサブ超音波映像ＵＩ２に対応する第３の超音波データを形成する。また、超音波データ形成部６４０は、ビームフォーマ６３０から第４の受信集束信号が提供されると、第４の受信集束信号を用いて、第３のサブ超音波映像ＵＩ３に対応する第４の超音波データを形成する。また、超音波データ形成部６４０は、ビームフォーマ６３０から第５の受信集束信号が提供されると、第５の受信集束信号を用いて、第４のサブ超音波映像ＵＩ４に対応する第５の超音波データを形成する。
再び図５を参照すると、プロセッサ５３０は、医療用器具５１０および超音波データ取得部５２０に連結される。プロセッサ５３０は、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサ（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（ｇｒａｐｈｉｃ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）などを含む。
図８は、本発明の第２の実施例によって、カテーテル施術のための最適な超音波映像を提供する順序を示すフローチャートである。図８を参照すると、プロセッサ５３０は、超音波データ取得部５２０から提供される超音波データを用いて、超音波映像（すなわち、基準超音波映像および複数のサブ超音波映像）を形成する（Ｓ８０２）。一例として、プロセッサ５３０は、超音波データ取得部５２０から提供される第１〜第５の超音波データのそれぞれを用いて、図７に示すように、基準超音波映像ＵＩＲおよび第１〜第４のサブ超音波映像ＵＩ１〜ＵＩ４を形成する。
プロセッサ５３０は、複数のサブ超音波映像のそれぞれに輪郭検出を行って、医療用器具５１０（すなわち、ニードル）の輪郭を検出する（Ｓ８０４）。輪郭検出は、公知の様々な方法を用いて行われることができるため、本実施例で詳細に説明しない。
プロセッサ５３０は、検出された輪郭に基づいて複数のサブ超音波映像を比較して（Ｓ８０６）、最適なサブ超音波映像を抽出する（Ｓ８０８）。一例として、プロセッサ５３０は、検出された輪郭に基づいて複数のサブ超音波映像から最適なサブ超音波映像、すなわち、最高の輝度値の医療用器具５１０の輪郭を有するサブ超音波映像を抽出する。
プロセッサ５３０は、基準超音波映像と抽出されたサブ超音波映像の表示を制御する（Ｓ８１０）。一例として、プロセッサ５３０は、ディスプレイ部５５０の画面領域に基準超音波映像とサブ超音波映像がデュアル方式で表示されるように制御する。
再び図５を参照すると、格納部５４０は、超音波データ取得部５２０で取得された超音波データを格納する。また、格納部５４０は、プロセッサ５３０で形成された基準超音波映像およびサブ超音波映像を格納することもできる。
ディスプレイ部５５０は、プロセッサ５３０で形成された基準超音波映像および複数のサブ超音波映像を表示する。また、ディスプレイ部５５０は、プロセッサ５３０の制御によって、基準超音波映像およびサブ超音波映像を表示する。
上述した実施例では、複数のサブ超音波映像に輪郭検出を行って最適なサブ超音波映像を抽出するものと説明したが、必ずしもこれに限定されず、複数のサブ超音波映像を順次表示しながら、ユーザによって最適なサブ超音波映像として選択されるサブ超音波映像を抽出することもできる。
以上のような医療システム５００により、対象体内の病巣を基準超音波映像およびサブ超音波映像で確認しながら、医療用器具５１０で該病巣を除去することができる。
第３の実施例
図９は、本発明の第３の実施例における医療システムの構成を示すブロック図である。図９を参照すると、医療システム９００は、医療用器具９１０、超音波データ取得部９２０、プロセッサ９３０、格納部９４０およびディスプレイ部９５０を備える。
医療用器具９１０は、対象体内に挿入されて対象体内の病巣を除去する。本実施例において、医療用器具９１０は、内部に液体が流れる管（図示せず）を含むニードル（図示せず）およびニードルの管に液体が一定の速度で流れるように液体を提供するための液体提供部（図示せず）を備える。
超音波データ取得部９２０は、超音波信号を対象体に送信し、対象体から反射される超音波信号（すなわち、超音波エコー信号）を受信して超音波データを取得する。
図１０は、本発明の第３の実施例における超音波データ取得部の構成を示すブロック図である。図１０を参照すると、超音波データ取得部９２０は、超音波プローブ１０１０、送信信号形成部１０２０、ビームフォーマ１０３０および超音波データ形成部１０４０を備える。
超音波プローブ１０１０は、電気的信号と超音波信号を相互変換する複数の変換素子（図示せず）を含む。超音波プローブ１０１０は、複数のスキャンライン（ｓｃａｎｌｉｎｅ）（図示せず）のそれぞれに沿って超音波信号を対象体に送信し、対象体から反射される超音波エコー信号を受信して受信信号を形成する。受信信号は、アナログ信号である。超音波プローブ１０１０は、コンベックスプローブ（ｃｏｎｖｅｘ ｐｒｏｂｅ）、リニアプローブ（ｌｉｎｅａｒ ｐｒｏｂｅ）などを含む。
送信信号形成部１０２０は、超音波信号の送信を制御する。また、送信信号形成部１０２０は、変換素子および集束点を考慮して、超音波映像を得るための送信信号を形成する。本実施例において、送信信号形成部１０２０は、超音波映像を得るための複数の送信信号を形成する。従って、超音波プローブ１０１０は、送信信号形成部１０２０から順次提供される送信信号を超音波信号に変換して対象体に送信し、対象体から反射される超音波エコー信号を受信して複数の受信信号を形成する。
ビームフォーマ１０３０は、超音波プローブ１０１０から提供される受信信号をアナログデジタル変換してデジタル信号を形成する。また、ビームフォーマ１０３０は、変換素子および集束点を考慮して、デジタル信号を受信集束させて受信集束信号を形成する。本実施例において、ビームフォーマ１０３０は、超音波プローブ１０１０から順次提供される受信信号をアナログデジタル変換して複数のデジタル信号を形成する。また、ビームフォーマ１０３０は、変換素子および集束点を考慮して、複数のデジタル信号を受信集束させて複数の受信集束信号を形成する。
超音波データ形成部１０４０は、ビームフォーマ１０３０から提供される受信集束信号を用いて、超音波データを形成する。超音波データは、ＲＦデータを含む。しかし、超音波データは必ずしもこれに限定されない。また、超音波データ形成部１０４０は、超音波データを形成するのに必要な様々な信号処理（例えば、利得調節など）を受信集束信号に行うこともできる。本実施例において、超音波データ形成部１０４０は、ビームフォーマ１０３０から提供される複数の受信集束信号を用いて、複数の超音波映像のそれぞれに対応する超音波データを形成する。
再び図９を参照すると、プロセッサ９３０は、医療用器具９１０および超音波データ取得部９２０に連結される。プロセッサ９３０は、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサ（ｍｉｃｒｏ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（ｇｒａｐｈｉｃ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）などを含む。
図１１は、本発明の第３の実施例によって、カテーテル施術のための最適な超音波映像を提供する順序を示すフローチャートである。図１１を参照すると、プロセッサ９３０は、超音波データ取得部９２０から提供される超音波データを用いてＢモード映像を形成する（Ｓ１１０２）。一例として、プロセッサ９３０は、超音波データを用いて、複数のＢモード映像を形成する。他の例として、プロセッサ９３０は、超音波データを用いて１つのＢモード映像を形成する。
プロセッサ９３０は、超音波データ取得部９２０から提供される超音波データを用いて、ドップラ信号を形成する（Ｓ１１０４）。超音波データを用いたドップラ信号の形成は、公知の様々な方法が用いられることができるため、本実施例では詳細に説明しない。
プロセッサ９３０は、ドップラ信号を用いて、液体の流れに対応する速度成分およびパワー成分を算出する（Ｓ１１０６）。速度成分およびパワー成分は、公知の様々な方法を用いて算出することができるため、本実施例では詳細に説明しない。
プロセッサ９３０は、算出された速度成分およびパワー成分を用いて、液体流れに対応するカラードップラ映像を形成する（Ｓ１１０８）。カラードップラ映像は、公知の様々な方法を用いて形成され得るため、本実施例では詳細に説明しない。
プロセッサ９３０は、Ｂモード映像とカラードップラ映像とを合成して合成映像を形成する（Ｓ１１１０）。
上述した実施例では、Ｂモード映像とカラードップラ映像とを合成して合成映像を形成するものと説明したが、必ずしもこれに限定されず、カラードップラ映像に基づいてＢモード映像から医療用器具９１０（すなわち、ニードル）の位置を検出し、検出された位置に基づいてＢモード映像に映像処理を行うこともできる。
再び図９を参照すると、格納部９４０は、超音波データ取得部９２０で取得された複数の超音波データを格納する。また、格納部９４０は、プロセッサ９３０で形成されたＢモード映像およびカラードップラ映像を格納することもできる。
ディスプレイ部９５０は、プロセッサ９３０で形成された合成映像を表示する。また、ディスプレイ部９５０は、プロセッサ９３０で形成されたＢモード映像およびカラードップラ映像を表示する。
以上のような医療システム９００により、対象体内の病巣をＢモード映像、カラードップラ映像または合成映像で確認しながら、医療用器具９１０で該病巣を除去することができる。
第４の実施例
図１２は、本発明の第４の実施例における医療システムの構成を示すブロック図である。図１２を参照すると、医療システム１２００は、医療用器具１２１０、超音波データ取得部１２２０、プロセッサ１２３０、格納部１２４０およびディスプレイ部１２５０を備える。
医療用器具１２１０は、対象体内に挿入されて対象体内の病巣を除去する。本実施例において、医療用器具１２１０は、対象体内に挿入されて対象体内の病巣を除去するためのニードル（図示せず）を含む。
超音波データ取得部１２２０は、超音波信号を対象体に送信し、対象体から反射される超音波信号（すなわち、超音波エコー信号）を受信して超音波データを取得する。
図１３は、本発明の第４の実施例における超音波データ取得部の構成を示すブロック図である。図１３を参照すると、超音波データ取得部１２２０は、超音波プローブ１３１０、送信信号形成部１３２０、ビームフォーマ１３３０および超音波データ形成部１３４０を備える。
超音波プローブ１３１０は、電気的信号と超音波信号を相互変換する複数の変換素子（図示せず）を含む。超音波プローブ１３１０は、複数のスキャンライン（図示せず）のそれぞれに沿って超音波信号を対象体に送信し、対象体から反射される超音波エコー信号を受信して受信信号を形成する。受信信号は、アナログ信号である。超音波プローブ１３１０は、コンベックスプローブ（ｃｏｎｖｅｘ ｐｒｏｂｅ）、リニアプローブ（ｌｉｎｅａｒ ｐｒｏｂｅ）などを含む。
送信信号形成部１３２０は、超音波信号の送信を制御する。また、送信信号形成部１３２０は、変換素子および集束点を考慮して、超音波映像を得るための送信信号を形成する。従って、超音波プローブ１３１０は、送信信号形成部１３２０から提供される送信信号を超音波信号に変換して対象体に送信し、対象体から反射される超音波エコー信号を受信して受信信号を形成する。
ビームフォーマ１３３０は、超音波プローブ１３１０から提供される受信信号をアナログデジタル変換してデジタル信号を形成する。また、ビームフォーマ１３３０は、変換素子および集束点を考慮して、デジタル信号を受信集束させて受信集束信号を形成する。
超音波データ形成部１３４０は、ビームフォーマ１３３０から提供される受信集束信号を用いて超音波データを形成する。超音波データは、位相情報を含む。また、超音波データは、ＲＦデータを含む。しかし、超音波データは必ずしもこれに限定されない。また、超音波データ形成部１３４０は、超音波データを形成するのに必要な様々な信号処理（例えば、利得調節など）を受信集束信号に行うこともできる。
再び図１２を参照すると、プロセッサ１２３０は、医療用器具１２１０および超音波データ取得部１２２０に連結される。プロセッサ１２３０は、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサ（ｍｉｃｒｏ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（ｇｒａｐｈｉｃ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）などを含む。
図１４は、本発明の第４の実施例によって、カテーテル施術のための最適な超音波映像を提供する順序を示すフローチャートである。図１４を参照すると、プロセッサ１２３０は、超音波データ取得部１２２０から提供される超音波データを分析して（Ｓ１４０２）、超音波データから、位相が予め定められたしきい値以上に反転する領域を検出する（Ｓ１４０４）。一般に、音波は、軟性媒質から硬性媒質に伝達されるとき、反射面で位相が反転する。よって、プロセッサ１２３０は、このような特性を用いて、位相反転領域を検出することができる。
プロセッサ１２３０は、超音波データ取得部１２２０から提供される超音波データおよび検出された位相反転領域を用いて、位相反転領域を含む超音波映像を形成する（Ｓ１４０６）。超音波映像は、Ｂモード映像を形成する。しかし、超音波映像は、必ずしもこれに限定されない。
プロセッサ１２３０は、超音波映像の位相反転領域にエッジ検出を行う（Ｓ１４０８）。エッジは、ソーベル（Ｓｏｂｅｌ）マスク、プレウィット（Ｐｒｅｗｉｔｔ）マスク、ロバート（Ｒｏｂｅｒｔ）マスク、キャニー（Ｃａｎｎｙ）マスクなどのような境界マスク（ｅｄｇｅ ｍａｓｋ）を用いて検出することができる。また、エッジは、構造テンソル（Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｔｅｎｓｏｒ）を用いた固有値（ｅｉｇｅｎ ｖａｌｕｅ）の差から検出することもできる。
プロセッサ１２３０は、検出されたエッジに基づいて超音波映像に映像処理を行う（Ｓ１４１０）。一例として、プロセッサ１２３０は、超音波映像でエッジ領域を目立たせるための映像処理を行う。
再び図１２を参照すると、格納部１２４０は、超音波データ取得部１２２０で取得された超音波データを格納する。ディスプレイ部１２５０は、プロセッサ１２３０で形成された位相反転領域を含む超音波映像を表示する。
本発明は、望ましい実施例によって説明および例示をしたが、当業者であれば添付した特許請求の範囲の事項および範疇を逸脱することなく、様々な変形および変更が可能である。
１００、５００、９００、１２００ 医療システム
１１０、５１０、９１０、１２１０ 医療用器具
１２０、５２０、９２０、１２２０ 超音波データ取得部
１３０、５３０、９３０、１２３０ プロセッサ
１４０、５４０、９４０、１２４０ 格納部
１５０、５５０、９５０、１２５０ ディスプレイ部
２１０、６１０、１０１０、１３１０ 超音波プローブ
２２０、６２０、１０２０、１３２０ 送信信号形成部
２３０、６３０、１０３０、１３３０ ビームフォーマ
２４０、６４０、１０４０、１３４０ 超音波データ形成部

Claims (16)

  1. 対象体内に挿入されて前記対象体内の病巣を除去するためのニードル（ｎｅｅｄｌｅ）および前記ニードルに振動を印加する振動印加部を含む医療用器具と、
    超音波信号を前記対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波エコー信号を受信して超音波データを取得する超音波データ取得部と、
    前記医療用器具および前記超音波データ取得部に連結され、前記超音波データを用いて複数の超音波映像を形成し、前記複数の超音波映像のそれぞれにモーショントラッキング（ｍｏｔｉｏｎ ｔｒａｃｋｉｎｇ）を行って前記ニードルの位置を検出し、前記検出されたニードルの位置に基づいて超音波映像の画質を改善させるための映像処理を前記複数の超音波映像に行うプロセッサと
    を備えることを特徴とする医療システム。
  2. 前記超音波信号は、低周波超音波信号または高周波超音波信号を含むことを特徴とする請求項１に記載の医療システム。
  3. 対象体内に挿入されて前記対象体内の病巣を除去するためのニードルを含む医療用器具と、
    基準ステアリング角度および該基準ステアリング角度に対する複数のステアリング角度に基づいて、超音波信号を前記対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波エコー信号を受信して、前記基準ステアリング角度に対応する第１の超音波データと、前記複数のステアリング角度のそれぞれに対応する第２の超音波データとを取得する超音波データ取得部と、
    前記医療用器具および前記超音波データ取得部に連結され、前記第１の超音波データおよび前記第２の超音波データを用いて前記第１の超音波データに対応する基準超音波映像および前記第２の超音波データに対応する複数のサブ超音波映像を形成し、前記複数のサブ超音波映像のそれぞれに前記ニードルの輪郭検出を行って前記複数のサブ超音波映像のうちのいずれか１つのサブ超音波映像を抽出し、前記基準超音波映像および前記抽出されたサブ超音波映像の表示を制御するプロセッサと
    を備えることを特徴とする医療システム。
  4. 前記プロセッサは、前記検出されたニードル輪郭に基づいて前記複数のサブ超音波映像を比較して、最高の輝度値の前記ニードル輪郭を有するサブ超音波映像を抽出することを特徴とする請求項３に記載の医療システム。
  5. 液体が流れる管を含むニードルと、前記管に前記液体が一定の速度で流れるように前記液体を提供する液体提供部とを含む医療用器具と、
    超音波信号を前記対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波エコー信号を受信して超音波データを取得する超音波データ取得部と、
    前記医療用器具および前記超音波データ取得部に連結され、前記超音波データを用いてＢモード（ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ ｍｏｄｅ）映像を形成し、前記超音波データを用いて前記液体の流れに対応するカラードップラ映像を形成し、前記Ｂモード映像と前記カラードップラ映像とを合成して合成映像を形成するプロセッサと
    を備えることを特徴とする医療システム。
  6. 前記プロセッサは、
    前記超音波データを用いてドップラ信号を形成し、
    前記ドップラ信号を用いて前記液体の流れに対応する速度成分およびパワー成分を算出し、
    前記速度成分および前記パワー成分を用いて前記カラードップラ映像を形成することを特徴とする請求項５に記載の医療システム。
  7. 対象体内に挿入されて前記対象体内の病巣を除去するためのニードルを含む医療用器具と、
    超音波信号を前記対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波エコー信号を受信して、位相情報を含む超音波データを取得する超音波データ取得部と、
    前記医療用器具および前記超音波データ取得部に連結され、前記超音波データを用いて超音波映像を形成し、前記位相情報を用いて位相が予め定められたしきい値を超えて反転する位相反転領域を検出し、前記検出された位相反転領域に基づいて前記超音波映像にエッジ検出を行い、前記検出されたエッジに基づいて前記超音波映像に映像処理を行うプロセッサと
    を備えることを特徴とする医療システム。
  8. 前記プロセッサは、前記超音波映像に対して前記位相反転領域に前記エッジ検出を行うことを特徴とする請求項７に記載の医療システム。
  9. ａ）対象体内の病巣を除去するためのニードルを前記対象体内に挿入しながら前記ニードルに振動を印加する段階と、
    ｂ）超音波信号を前記対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波エコー信号を受信して超音波データを取得する段階と、
    ｃ）前記超音波データを用いて複数の超音波映像を形成する段階と、
    ｄ）前記複数の超音波映像のそれぞれにモーショントラッキングを行って前記ニードルの位置を検出する段階と、
    ｅ）前記検出されたニードルの位置に基づいて前記超音波映像の画質を改善させるための映像処理を前記複数の超音波映像に行う段階と
    を備えることを特徴とする超音波映像提供方法。
  10. 前記超音波信号は、低周波超音波信号または高周波超音波信号を含むことを特徴とする請求項９に記載の超音波映像提供方法。
  11. ａ）ニードルを含む医療用器具を対象体内に挿入する段階と、
    ｂ）基準ステアリング角度および該基準ステアリング角度に対する複数のステアリング角度に基づいて超音波信号を前記対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波エコー信号を受信して、前記基準ステアリング角度に対応する第１の超音波データと、前記複数のステアリング角度のそれぞれに対応する第２の超音波データとを取得する段階と、
    ｃ）前記第１の超音波データおよび前記第２の超音波データを用いて、前記第１の超音波データに対応する基準超音波映像および前記第２の超音波データに対応する複数のサブ超音波映像を形成する段階と、
    ｄ）前記複数のサブ超音波映像のそれぞれに前記ニードルの輪郭検出を行って前記複数のサブ超音波映像のうちのいずれか１つのサブ超音波映像を抽出する段階と、
    ｅ）前記基準超音波映像および前記抽出されたサブ超音波映像の表示を制御する段階と
    を備えることを特徴とする超音波映像提供方法。
  12. 前記段階ｄ）は、
    前記検出されたニードル輪郭に基づいて前記複数のサブ超音波映像を比較して、最高の輝度値の前記ニードル輪郭を有するサブ超音波映像を抽出する段階
    を備えることを特徴とする請求項１１に記載の超音波映像提供方法。
  13. ａ）液体が流れる管を含むニードルに対して一定の速度で流れる前記液体を前記管に提供する段階と、
    ｂ）超音波信号を前記対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波エコー信号を受信して超音波データを取得する段階と、
    ｃ）前記超音波データを用いてＢモード映像を形成する段階と、
    ｄ）前記超音波データを用いて前記液体の流れに対応するカラードップラ映像を形成する段階と、
    ｅ）前記Ｂモード映像と前記カラードップラ映像とを合成して合成映像を形成する段階と
    を備えることを特徴とする超音波映像提供方法。
  14. 前記段階ｄ）は、
    前記超音波データを用いてドップラ信号を形成する段階と、
    前記ドップラ信号を用いて前記液体の流れに対応する速度成分およびパワー成分を算出する段階と、
    前記速度成分および前記パワー成分を用いて前記カラードップラ映像を形成する段階と
    を備えることを特徴とする請求項１３に記載の超音波映像提供方法。
  15. ａ）ニードルを含む医療用器具を対象体内に挿入する段階と、
    ｂ）超音波信号を前記対象体に送信し、前記対象体から反射される超音波エコー信号を受信して、位相情報を含む超音波データを取得する段階と、
    ｃ）前記超音波データを用いて超音波映像を形成する段階と、
    ｄ）前記位相情報を用いて位相が予め定められたしきい値を超えて反転する位相反転領域を検出する段階と、
    ｅ）前記検出された位相反転領域に基づいて前記超音波映像にエッジ検出を行う段階と、
    ｆ）前記検出されたエッジに基づいて前記超音波映像に映像処理を行う段階と
    を備えることを特徴とする超音波映像提供方法。
  16. 前記段階ｅ）は、
    前記超音波映像に対して前記位相反転領域に前記エッジ検出を行う段階
    を備えることを特徴とする請求項１５に記載の超音波映像提供方法。
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