JP2014161478A - 超音波診断装置及びその制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】超音波画像と医用画像とで異なる見え方をする部分を知ることができる超音波診断装置を提供する。
【解決手段】被検体の同一断面についての超音波画像ＵＩと医用画像ＭＩとが表示される表示部６と、被検体内において超音波の伝搬に影響を与えるシストＸ１及び骨Ｘ２によって、前記超音波画像ＵＩの画質に影響が出る範囲を示すインジケータＩｎを、前記医用画像ＭＩの対応位置に表示させるインジケータ表示制御部と、を備えることを特徴とする。前記インジケータ表示制御部は、前記医用画像ＭＩにおいて特定される前記超音波の音線方向と、前記医用画像ＭＩにおける前記シストＸ１及び骨Ｘ２の位置とに基づいて、前記超音波画像ＵＩの画質に影響が出る範囲を、前記医用画像において特定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、超音波画像及び参照医用画像がともに表示される超音波診断装置及びその制御プログラムに関する。

超音波診断装置では、超音波プローブから被検体内に超音波を送信し、被検体内から反射されてくるエコー信号を超音波プローブで受信する。そして、受信したエコー信号に基づいてＢモード画像などの超音波画像が作成され表示される。

このような超音波診断装置において、例えば特許文献１には、被検体における同一断面のリアルタイムの超音波画像とＸ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）画像やＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）画像などの参照医用画像とを表示する超音波診断装置が開示されている。この超音波診断装置では、位置センサにより検出される超音波プローブの位置に基づいて、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置で取得されたボリュームデータにおいて、超音波画像の断面と対応する断面が特定され、この対応断面について前記参照医用画像が表示される。従って、超音波プローブを動かしても、参照医用画像もこれに追従するようにして常に超音波画像と同一断面の画像が表示される。これにより、超音波画像と参照医用画像とを容易に対比することができる。

国際公開第ＷＯ２００４−０９８４１４号パンフレット

ところで、被検体内に、骨や空気など超音波の伝搬を妨げる物体があると、超音波画像においてその物体よりも下側は、周囲と比べて輝度が低くなり影ができたように見える。また、被検体内のシスト（Ｃｙｓｔ：嚢胞）は、周りの組織と比べて超音波の減衰率が小さい。従って、超音波画像において、シストの下は、同じ深度位置の周囲と比べて輝度が高くなる。このように、骨、空気、シストなど、超音波の伝搬に影響を与える物体によって、超音波画像の画質に影響が出る。

被検体の同一断面についての超音波画像と参照医用画像とが表示されている場合において、骨、空気、シストなどの影響で、超音波画像に影が生じたり高輝度になったりする部分が存在すると、参照医用画像と比べて、超音波画像が、同じ部分であっても異なる見え方をする。

上述の課題を解決するためになされた一の観点の発明は、被検体の同一断面についての超音波画像と医用画像とが表示される表示部と、被検体内において超音波の伝搬に影響を与える物体によって、前記超音波画像の画質に影響が出る範囲を示すインジケータを、前記医用画像の対応位置に表示させるインジケータ表示制御部と、を備えることを特徴とする超音波診断装置である。

また、他の観点の発明は、被検体の同一領域についての超音波画像と医用画像とが合成された合成画像が表示される表示部と、被検体内において超音波の伝搬に影響を与える物体によって、前記超音波画像の画質に影響が出る範囲を示すインジケータを、前記合成画像に表示させるインジケータ表示制御部と、を備えることを特徴とする超音波診断装置である。

上記観点の発明によれば、超音波の伝搬に影響を与える物体によって、超音波画像の画質に影響が出る範囲を示すインジケータが、前記医用画像に表示されるので、画像を見る者は、超音波画像と医用画像とで異なる見え方をする部分を知ることができる。

本発明の実施形態における超音波診断装置の概略構成の一例を示すブロック図である。 図１に示された超音波診断装置における表示制御部の構成を示すブロック図である。 被検体における同一断面の超音波画像及び参照医用画像が表示された表示部を示す図である。 超音波画像及びインジケータが表示された参照医用画像が表示された表示部を示す図である。 図１に示す超音波診断装置の作用を示すフローチャートである。 超音波画像及び参照医用画像が表示された表示部を示す図である。 低輝度部分及び高輝度部分が示された超音波画像及び参照医用画像が表示された表示部を示す図である。 実施形態の変形例において、超音波画像と参照医用画像とが合成された合成画像が表示された表示部を示す図である。 被検体内において超音波の伝搬に影響を与える物体の名称を認識できる画像が表示された表示部を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。図１に示す超音波診断装置１は、超音波プローブ２、送受信ビームフォーマ３、エコーデータ処理部４、表示制御部５、表示部６、操作部７、制御部８、記憶部９を備える。

前記超音波プローブ２は、アレイ状に配置された複数の超音波振動子（図示省略）を有して構成され、この超音波振動子によって被検体に対して超音波を送信し、そのエコー信号を受信する。

前記超音波プローブ２には、例えばホール素子で構成される前記磁気センサ１０が設けられている。この磁気センサ１０により、例えば磁気発生コイルで構成される磁気発生部１１から発生する磁気が検出されるようになっている。前記磁気センサ１０における検出信号は、前記表示制御部５へ入力されるようになっている。前記磁気センサ１０における検出信号は、図示しないケーブルを介して前記表示制御部５へ入力されてもよいし、無線で前記表示制御部５へ入力されてもよい。前記磁気発生部１１及び前記磁気センサ１０は、後述のように前記超音波プローブ２の位置及び傾きを検出するために設けられている。

前記送受信ビームフォーマ３は、前記超音波プローブ２から所定の走査条件で超音波を送信するための電気信号を、前記制御部８からの制御信号に基づいて前記超音波プローブ２に供給する。また、前記送受信ビームフォーマ３は、前記超音波プローブ２で受信したエコー信号について、Ａ／Ｄ変換、整相加算処理等の信号処理を行ない、信号処理後のエコーデータを前記エコーデータ処理部４へ出力する。

前記エコーデータ処理部４は、前記送受信ビームフォーマ３から出力されたエコーデータに対し、超音波画像を作成するための処理を行なう。例えば、前記エコーデータ処理部４は、対数圧縮処理、包絡線検波処理等のＢモード処理を行ってＢモードデータを作成する。

前記表示制御部５は、図２に示すように、位置算出部５１、超音波画像データ作成部５２、表示画像制御部５３、物体特定部５４、インジケータ表示制御部５５を有する。前記位置算出部５１は、前記磁気センサ１０からの磁気検出信号に基づいて、前記磁気発生部１１を原点とする三次元空間の座標系における前記超音波プローブ２の位置及び傾きの情報（以下、「プローブ位置情報」と云う）を算出する。さらに、前記位置算出部５１は、前記プローブ位置情報に基づいてエコー信号の前記三次元空間の座標系における位置情報を算出する。前記磁気発生部１１を原点とする三次元空間の座標系を、超音波画像ＵＩの座標系と云うものとする。前記位置算出部５１は、本発明における位置算出部の実施の形態の一例である。

前記超音波画像データ作成部５２は、前記エコーデータ処理部４から入力されたデータを、スキャンコンバータ（Ｓｃａｎ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）によって走査変換して超音波画像データを作成する。

前記表示画像制御部５３は、図３に示すように、超音波画像ＵＩを前記表示部６に表示させるとともに、前記位置算出部５１で算出された超音波の送受信領域と被検体において同一断面の参照医用画像ＭＩを表示させる（表示画像制御機能）。詳細は後述する。

前記参照医用画像ＭＩは、前記超音波診断装置１以外の医用画像装置１００で予め取得された医用画像、すなわち例えばＸ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置などで予め取得されたＸ線ＣＴ画像やＭＲＩ画像である。

前記物体特定部５４は、前記参照医用画像ＭＩのデータに基づいて、被検体内において超音波の伝搬に影響を与えることにより、超音波画像ＵＩの画質に影響を与える物体を特定する。詳細は後述する。前記物体特定部５４は、本発明における物体特定部の実施の形態の一例である。

前記インジケータ表示制御部５５は、図４に示すように、前記参照医用画像ＭＩにインジケータＩｎを表示させる（インジケータ表示制御機能）。このインジケータＩｎは、被検体内において超音波の伝搬に影響を与える物体によって、前記超音波画像ＵＩの画質に影響が出る範囲を示す。詳細は後述する。前記インジケータ表示制御部５４は、本発明におけるインジケータ表示制御部の実施の形態の一例である。

前記表示部６は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）やＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）などである。前記操作部７は、操作者が指示や情報を入力するためのキーボード及びポインティングデバイス（図示省略）などを含んで構成されている。

前記制御部８は、特に図示しないがＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を有して構成される。この制御部８は、前記記憶部９に記憶された制御プログラムを読み出し、前記表示画像制御機能、前記インジケータ表示制御機能を始めとする前記超音波診断装置１の各部における機能を実行させる。

前記記憶部９は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ：ハードディスクドライブ）や、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体メモリ（Ｍｅｍｏｒｙ）である。前記記憶部９には、前記制御プログラムの他、超音波の送受信対象と同一被検体について予め取得された前記参照医用画像ＭＩのデータが記憶される。この参照医用画像ＭＩのデータは被検体における三次元領域についてのボリュームデータである。前記参照医用画像ＭＩのデータは、参照医用画像ＭＩの座標系における位置情報とともに前記記憶部９に記憶される。

さて、本例の超音波診断装置１の作用について図５のフローチャートに基づいて説明する。ここでは、リアルタイムの超音波画像ＵＩを表示させるとともに、このリアルタイムの超音波画像ＵＩと被検体において同一断面の参照医用画像ＭＩを表示させる例について説明する。

先ず、ステップＳ１では、前記超音波プローブ２を被検体の体表面に当接させて超音波の送受信を開始する。そして、前記表示画像制御部５３は、エコー信号に基づいて作成された超音波画像ＵＩを前記表示部６に表示させる。超音波画像ＵＩは例えばＢモード画像である。また、前記表示画像制御部５３は前記記憶部９に記憶されたボリュームデータに基づいて参照医用画像ＭＩを表示させる。参照医用画像ＭＩは、例えばＣＴ画像である。前記表示画像制御部５３は、図６に示すように、前記超音波画像ＵＩ及び前記参照医用画像ＭＩを前記表示部６に並べて表示させる。

次に、ステップＳ２では、前記超音波画像ＵＩの座標系と前記参照医用画像ＭＩの座標系との位置合わせ処理を行なう。具体的には、操作者は前記表示部６に表示された前記超音波画像ＵＩと前記参照医用画像ＭＩとを見比べながら、いずれか一方又は両方の画像の断面を移動させ、同一断面の超音波画像ＵＩと参照医用画像ＭＩとを表示させる。前記超音波画像ＵＩの断面の移動は、前記超音波プローブ２の位置を変えることによって行なう。また、前記参照医用画像ＭＩの断面の移動は、前記操作部７を操作して断面を変更する指示を入力することにより行なう。

同一断面か否かは、例えば操作者が特徴的な部位を参照するなどして判断する。操作者は、同一断面についての超音波画像ＵＩ及び参照医用画像ＭＩが表示されると、前記操作部７のトラックボール等を用いて、前記超音波画像ＵＩの任意の点を指定する。また、操作者は前記超音波画像ＵＩにおいて指定された点と同一位置と思われる点を前記参照医用画像ＭＩにおいても指定する。操作者は、このような点の指定を複数点について行なう。

ここで、前記参照医用画像ＭＩのデータは位置情報を有している。従って、上述のように前記超音波画像ＵＩと前記参照医用画像ＭＩとで同一位置と思われる点を指定すると、これら超音波画像ＵＩの座標系と参照医用画像ＭＩの座標系との対応位置が特定される。そして、前記超音波画像ＵＩの座標系と参照医用画像ＭＩの座標系との対応点が複数点特定されることで、前記超音波画像ＵＩの座標系と前記参照医用画像ＭＩの座標系との座標変換が可能になる。以上により位置合わせ処理が完了する。

前記ステップＳ２における位置合わせ処理が完了すると、ステップＳ３では、前記表示画像制御部５３は、リアルタイムの超音波画像ＵＩとともに、前記位置算出部５１で算出されたエコー信号の位置に対応する断面についての参照医用画像ＭＩを表示させる。これにより、図３に示すように、被検体における同一断面の超音波画像ＵＩ及び参照医用画像ＭＩが表示される。

具体的には、前記表示画像制御部５３は、前記位置算出部５１で算出されたエコー信号の位置情報を、前記参照医用画像ＭＩの座標系の位置情報に座標変換して、前記参照医用画像ＭＩのボリュームデータにおいて前記エコー信号の位置と対応する領域を特定する。次に、前記表示画像制御部５３は、この対応領域を含む断面のデータに基づく参照医用画像ＭＩを、図３に示すようにリアルタイムの超音波画像ＵＩとともに表示させる。図３において、前記参照医用画像ＭＩ上に表示された輪郭線Ｏｌで囲まれる領域は、前記参照医用画像ＭＩにおいて超音波画像ＵＩと対応する領域である。前記参照医用画像ＭＩにおける前記輪郭線Ｏｌ内の画像及び前記超音波画像ＵＩは、被検体において同一領域の画像である。前記輪郭線Ｏｌは、前記位置算出部５１で算出された超音波画像ＵＩの座標系におけるエコーデータの位置を、参照医用画像ＭＩの座標系に座標変換して特定される。

図３において、符号Ｘ１はシストを示しており、符号Ｘ２は骨を示している。シスト及び骨は、被検体内における超音波の伝搬に影響を与える物体である。具体的には、シストにおいては、周りの生体組織と比べて、被検体内を伝搬する超音波の減衰が少ない。従って、前記超音波画像ＵＩにおいて、シストＸ１の下（シストＸ１に対して、体表面側（前記超音波プローブ２側）とは超音波の音線方向において反対側）は、周囲の同じ深度位置の生体組織と比べて輝度が高くなる。また、骨は超音波の伝搬を妨げるため、前記超音波画像ＵＩにおいて、骨Ｘ２の下（骨Ｘ２に対して、体表面側とは超音波の音線方向において反対側）は、周囲の同じ深度の生体組織と比べて輝度が低くなる。従って、前記超音波画像ＵＩと前記参照医用画像ＭＩとで、被検体において同じ部分であるにもかかわらず、シストや骨などの物体の下は、異なる見え方になる。

次に、ステップＳ４では、前記インジケータ表示制御部５５は、図４に示すように、前記参照医用画像ＭＩに前記インジケータＩｎを表示させる。本例では、前記インジケータＩｎは、斜線である。前記インジケータＩｎは、前記操作部７における操作者の入力によって表示されてもよい。また、いったん表示された前記インジケータＩｎは、前記操作部７における操作者の入力によって非表示とすることができるようになっていてもよい。

前記インジケータＩｎの表示について詳しく説明する。先ず、前記物体特定部５４は、前記参照医用画像ＭＩのデータに基づいて、超音波の伝搬に影響を与える物体を特定する。具体的に説明する。ここでは、超音波の伝搬に影響を与える物体は、シストと骨であるものとする。前記参照医用画像ＭＩがＣＴ画像である場合、このＣＴ画像のデータにおいて、シスト及び骨は、その物体に特有のＣＴ値を有する。従って、前記物体特定部５４は、ＣＴ値に基づいてシストＸ１及び骨Ｘ２を特定する。

前記インジケータ表示制御部５５は、前記物体特定部５４によって特定されたシストＸ１及び骨Ｘ２の前記参照医用画像ＭＩにおける位置と、前記参照医用画像ＭＩにおける超音波の音線方向とに基づいて、前記シストＸ１及び前記骨Ｘ２によって、前記超音波画像ＵＩの画質に影響が出る範囲を、前記参照医用画像ＭＩにおいて特定する。

ここで、前記超音波画像ＵＩの座標系における超音波の音線方向は、前記位置算出部５１の位置情報によって特定される。従って、前記参照医用画像ＭＩにおける超音波の音線方向は、前記位置算出部５１によって算出される位置情報を用いて、超音波画像ＵＩの座標系と参照医用画像ＭＩの座標系との間における座標変換により特定することができる。

前記インジケータ表示制御部５５は、前記参照医用画像ＭＩにおいて、前記シストＸ１及び前記骨Ｘ２に対して、前記超音波プローブ２側とは超音波の音線方向において反対側の範囲を、前記超音波画像ＵＩの画質に影響が出る範囲とする。

このように、前記インジケータＩｎが表示されることにより、画像を見る者は、前記超音波画像ＵＩと前記医用画像ＵＩとで異なる見え方をする部分を知ることができる。

ここで、被検体の体表面に対する超音波プローブの押し当て方が不十分であるため、超音波プローブにおける超音波の送受信面と体表面との間に隙間が生じると、体表面で反射する超音波が多くなるため、被検体内からの超音波のエコー信号が弱くなる。従って、超音波画像において、超音波プローブの押し当て方が不十分である部分の下方も輝度が低くなる。この場合の超音波画像ＵＩ及びこの超音波画像ＵＩと被検体において同一断面の参照医用画像ＭＩを図７に示す。

図７において、符号Ｙ１は、周囲よりも輝度が低く、影のように見える低輝度部分、符号Ｙ２は、周囲よりも輝度が高い高輝度部分である。なお、前記低輝度部分Ｙ１及び前記高輝度部分Ｙ２は、他の図における超音波画像ＵＩにも存在しているが、説明の便宜上、図７にのみ図示する。

低輝度部分Ｙ１は、二つ存在している。ただし、一方の低輝度部分Ｙ１−１は、超音波プローブ２と体表面との間に隙間が生じていることが原因で生じている。また、他方の低輝度部分Ｙ１−２は、骨など超音波の伝搬を妨げる物体が原因で生じている。

このように、二つの低輝度部分Ｙ１−１，Ｙ１−２が生じている場合に、その原因が、骨などの影響であるのか、前記超音波プローブ２の当て方が悪いのか分からない場合がある。しかし、前記参照医用画像ＭＩを見れば、前記低輝度部分Ｙ１−１に対応する位置には前記インジケータＩｎが表示されていないので、前記低輝度部分Ｙ１−１のみが、前記超音波プローブ２の当て方が悪いということを知ることができる。

次に、実施形態の変形例について説明する。先ず、第一変形例について説明する。前記表示画像制御部５３は、図８に示すように、超音波画像ＵＩと参照医用画像ＭＩとを合成した合成画像ＣＩを表示させてもよい。この場合、前記インジケータ表示制御部５５は、合成画像ＣＩにおいて、超音波画像ＵＩが合成された部分（前記輪郭線Ｏｌ内の部分）に、前記インジケータＩｎを表示させる。

次に、第二変形例について説明する。前記超音波診断装置１は、前記物体特定部５４を備えていなくてもよい。この場合、例えば前記医用画像装置１００において、前記参照医用画像ＭＩのデータに基づいて、被検体内において超音波の伝搬に影響を与える物体が特定される。この物体特定情報は、前記参照医用画像ＭＩのデータとともに、前記記憶部９に記憶される。前記インジケータ表示制御部５５は、前記記憶部９に記憶された前記物体特定情報を用いて、前記インジケータＩｎを表示させる。

以上、本発明を前記実施形態によって説明したが、本発明はその主旨を変更しない範囲で種々変更実施可能なことはもちろんである。例えば、上述の実施形態において、前記インジケータＩｎは斜線で表示されているが、前記インジケータＩｎの表示形態はこれに限られるものではない。また、前記インジケータ表示制御部５５は、被検体内において超音波の伝搬に影響を与える物体の種類に応じて、前記インジケータの表示形態を変えてもよい。

また、超音波画像ＵＩは、リアルタイムの画像ではなくてもよい。

また、前記参照医用画像ＭＩは、被検体内において超音波の伝搬に影響を与える物体を特定できるデータに基づく医用画像、すなわち超音波の伝搬に影響を与える物体に特有のデータ値を有するデータに基づく医用画像であればよく、ＣＴ画像に限られない。

また、前記インジケータ表示制御部５５は、図９に示すように、前記表示部６に、被検体内において超音波の伝搬に影響を与える物体の名称を認識できる画像Ｉを表示させてもよい。図９では、前記画像Ｉとして、物体の名称を示す文字（「シスト」、「骨」）が表示されている。

１ 超音波診断装置
２ 超音波プローブ
６ 表示部
５１ 位置算出部
５４ 物体特定部
５５ インジケータ表示制御部

Claims (11)

1. 被検体の同一断面についての超音波画像と医用画像とが表示される表示部と、
   被検体内において超音波の伝搬に影響を与える物体によって、前記超音波画像の画質に影響が出る範囲を示すインジケータを、前記医用画像の対応位置に表示させるインジケータ表示制御部と、
   を備えることを特徴とする超音波診断装置。
2. 被検体の同一領域についての超音波画像と医用画像とが合成された合成画像が表示される表示部と、
   被検体内において超音波の伝搬に影響を与える物体によって、前記超音波画像の画質に影響が出る範囲を示すインジケータを、前記合成画像に表示させるインジケータ表示制御部と、
   を備えることを特徴とする超音波診断装置。
3. 物体は、前記医用画像のデータに基づいて特定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
4. 前記インジケータ表示制御部は、前記医用画像において特定される前記超音波の音線方向と、前記医用画像における前記物体の位置とに基づいて、前記超音波画像の画質に影響が出る範囲を、前記医用画像において特定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
5. 前記インジケータ表示制御部は、前記医用画像において、前記物体に対して、超音波プローブ側とは超音波の音線方向において反対側の範囲を、前記超音波画像の画質に影響が出る範囲とすることを特徴とする請求項４に記載の超音波診断装置。
6. 前記超音波画像の座標系と前記参照医用画像の座標系との間における座標変換により、前記医用画像における前記超音波の音線方向が特定されることを特徴とする請求項４又は５に記載の超音波診断装置。
7. 前記超音波画像の座標系において、超音波プローブの位置を算出する位置算出部を備えており、
   該位置算出部によって算出された位置情報を用いて、前記座標変換によって、前記医用画像における前記超音波の音線方向が特定される
   ことを特徴とする請求項６に記載の超音波診断装置。
8. 前記医用画像のデータに基づいて前記物体を特定する物体特定部を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
9. 前記表示部に、前記物体の名称を認識できる画像が表示されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
10. コンピュータに、
    被検体の同一断面についての超音波画像と医用画像とを表示部に表示させる表示画像制御機能と、
    被検体内において超音波の伝搬に影響を与える物体によって、前記超音波画像の画質に影響が出る範囲を示すインジケータを、前記医用画像の対応位置に表示させるインジケータ表示制御機能と、
    を実行させることを特徴とする超音波診断装置の制御プログラム。
11. コンピュータに、
    被検体の同一領域についての超音波画像と医用画像とが合成された合成画像を表示部に表示させる表示画像制御機能と、
    被検体内において超音波の伝搬に影響を与える物体によって、前記超音波画像の画質に影響が出る範囲を示すインジケータを、前記合成画像に表示させるインジケータ表示制御機能と、
    を実行させることを特徴とする超音波診断装置の制御プログラム。

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