JP2020010753A - 超音波診断装置、超音波画像表示方法、プログラム及び超音波探触子 - Google Patents
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Abstract
Description
超音波診断装置を利用して穿刺を行う場合、穿刺を正確に行うために、穿刺針及びターゲットが超音波画像(Bモード画像)に鮮明に反映されていることが好ましい。
これを補助するための穿刺針ガイド等を用いた場合であっても、生体は均質ではないため、筋膜等の組織境界の形状や方向性、組織ごとの硬さの違いによって穿刺針の進入方向が曲がり、針先が検出領域から外れることが少なからず発生し、針先の確実な把握という課題は依然として解消されていない。
尚、本発明における穿刺針とは、薬液注入や細胞診に用いられるいわゆる注射針のみに限定されず、カテーテル等の生体挿入器具も含む。さらにその構造は管腔構造に限定されず、鍼灸針等の薬液等の注入を目的としない管腔構造のない針であってもよい。
複数の振動子がスキャン方向に単列で配置された超音波探触子を介して被検体に向けて超音波を送信するとともに、被検体内で反射した反射波を受信して、超音波画像を生成し、表示する超音波診断装置であって、
前記超音波探触子によって得られた受信信号から、第1受信信号及び第2受信信号を取得する受信信号取得部と、
前記第1受信信号及び前記第2受信信号に基づいて、第1Bモード画像及び第2Bモード画像を生成するBモード画像生成部と、
前記第1Bモード画像及び前記第2Bモード画像に基づく表示画像を表示部に表示させる表示処理部と、
前記被検体内に穿刺針が刺入される場合に、前記表示画像における前記穿刺針の先端が実際の前記穿刺針の先端であるか否かを判断する判断部と、
前記判断部による判断結果を提示する提示部と、を備え、
前記第2受信信号が示す第2ビームプロファイルは、スライス方向におけるビーム幅が、前記第1受信信号が示す第1ビームプロファイルよりも狭く、
前記提示部は、前記第1Bモード画像に含まれる第1穿刺針画像と前記第2Bモード画像に含まれる第2穿刺針画像に基づいて、前記判断結果を提示することを特徴とする。
複数の振動子がスキャン方向に単列で配置された超音波探触子を介して被検体に向けて超音波を送信するとともに、被検体内で反射した反射波を受信して、超音波画像を生成し、表示する超音波画像表示方法であって、
前記超音波探触子によって得られた受信信号から、第1受信信号及び第2受信信号を取得する第1工程と、
前記第1受信信号及び前記第2受信信号に基づいて、第1Bモード画像及び第2Bモード画像を生成する第2工程と、
前記第1Bモード画像及び前記第2Bモード画像に基づく表示画像を表示する第3工程と、
前記被検体内に穿刺針が刺入される場合に、前記表示画像における前記穿刺針の先端が実際の前記穿刺針の先端であるか否かを判断する第4工程と、
前記第4工程による判断結果を提示する第5工程と、を備え、
前記第2受信信号が示す第2ビームプロファイルは、スライス方向におけるビーム幅が、前記第1受信信号が示す第1ビームプロファイルよりも狭く、
前記第5工程は、前記第1Bモード画像に含まれる第1穿刺針画像と前記第2Bモード画像に含まれる第2穿刺針画像に基づいて、前記判断結果を提示することを特徴とする。
複数の振動子がスキャン方向に単列で配置された超音波探触子を介して被検体に向けて超音波を送信するとともに、被検体内で反射した反射波を受信して、超音波画像を生成し、表示する超音波診断装置のコンピューターに、
前記超音波探触子によって得られた受信信号から、第1受信信号及び第2受信信号を取得する第1処理と、
前記第1受信信号及び前記第2受信信号に基づいて、第1Bモード画像及び第2Bモード画像を生成する第2処理と、
前記第1Bモード画像及び前記第2Bモード画像に基づく表示画像を表示部に表示させる第3処理と、
前記被検体内に穿刺針が刺入される場合に、前記表示画像における前記穿刺針の先端が実際の前記穿刺針の先端であるか否かを判断する第4処理と、
前記第4処理による判断結果を提示する第5処理と、
を実行させるためのプログラムであって、
前記第2受信信号が示す第2ビームプロファイルは、スライス方向におけるビーム幅が、前記第1受信信号が示す第1ビームプロファイルよりも狭く、
前記第5処理は、前記第1Bモード画像に含まれる第1穿刺針画像と前記第2Bモード画像に含まれる第2穿刺針画像に基づいて、前記判断結果を提示することを特徴とする。
超音波の送受信を行う超音波探触子であって、
複数の振動子がスキャン方向に単列で配置された振動子アレイと、
前記振動子アレイの超音波放射側に配置される音響レンズと、を備え、
前記音響レンズの放射面は、スライス方向における中央部と端部とで曲率が非連続であることを特徴とする。
音響整合層22は、超音波を効率よく被検体内に進入させるための中間的物質であり、振動子23aと被写体の音響インピーダンスを整合させる。
バッキング材24は、振動子アレイ23で発生する不要振動を減衰する。
ステップS102において、制御部18は、受信部13を制御して、超音波探触子20で受信した第1超音波に対応する反射波(第1超音波エコー)の受信信号を取得する。
ステップS104において、制御部18は、受信部13を制御して、超音波探触子20で受信した第2超音波に対応する反射波(第2超音波エコー)の受信信号を取得する。
上記の説明では、音響レンズによるスライス方向のビーム収束が一様な超音波探触子を用いた場合を示したが、超音波探触子は、音響レンズの構成変更により、第1ビームプロファイルBP1と第2ビームプロファイルBP2をさらに好ましい態様として得られるように構成することもできる。
図9Aに示す音響レンズ21Aは、球面形状の中央部21aと、平坦形状の両端部21bを有している。すなわち、音響レンズ21Aの超音波放射面は、スライス方向における中央部21aと両端部21bとで曲率が異なり、中央部21aの曲率は両端部21bの曲率よりも大きい。また、中央部21aと両端部21bとの境界において、曲率が非連続となっている。
これにより、対象を観察する画質にかかわる第2ビームプロファイルBP2の幅を狭く保ちながら、第1ビームプロファイルBP1と第2ビームプロファイルBP2におけるスライス方向のビーム幅の差を確保できるようになって、針先判定の精度が高まるだけでなく、第1ビームプロファイルBP1の幅が最小幅、平均幅ともに広がることにより、穿刺針を捉えられず見失う頻度を減少することができる。
図10A、図10Bは、THI法に好適な音響レンズの他の例を示す図である。
図9Aに示す音響レンズ21Aは、両端部21bが断面視で平坦形状であるのに対して、図10Aに示す音響レンズ21Bは、両端部21bが断面視で直線状に傾斜している。また、図10Bに示す音響レンズ21Cは、両端部21bが断面視で円弧状に湾曲している。音響レンズ21Cにおいて、両端部21bの曲率は、中央部21aの曲率よりも小さい。いずれの音響レンズ21B、21Cにおいても、放射面のスライス方向における曲率は、中央部21aと両端部21bとで非連続で変化している。
このプログラムは、例えば、当該プログラムが格納されたコンピューター読取可能な可搬型記憶媒体(光ディスク、光磁気ディスク、及びメモリカードを含む)を介して提供される。また例えば、このプログラムは、当該プログラムを保有するサーバーから、ネットワークを介してダウンロードにより提供することもできる。
これにより、施術者は、表示画像に含まれる穿刺針画像の先端が、穿刺針の実際の針先であるか否かを、視覚的に認識することができる。
これにより、施術者は、表示画像に含まれる穿刺針画像の先端が、穿刺針の実際の針先であるか否かを、強調表示によって容易に認識することができる。
これにより、鮮明な第2Bモード画像上に、穿刺針画像が長く描出されるので、施術者は、穿刺針の進入状況を把握しやすくなる。
これにより、第1検出領域DR1と第2検出領域DR2の境界が明確に描出されるので、施術者は、穿刺針がスライス方向にどのように進入しているかを、より詳細に把握することができる。
これにより、スライス方向において、第2検出領域DR2の両側に第1検出領域DR1が均等に形成されるので、刺入点に関わらず、穿刺針の進入状況を的確に把握することができる。
これにより、ビームプロファイルにおけるスライス方向のビーム幅が異なるように、第1受信信号と第2受信信号を容易に取得することができる。
これにより、基本波成分が相殺され、高調波成分が強調されるので、距離分解能を劣化させずに第2受信信号を取得することができる。
すなわち、実施の形態に係る超音波探触子20は、超音波の送受信を行う超音波探触子であって、複数の振動子23aがスキャン方向に単列で配置された振動子アレイ23と、振動子アレイ23の超音波放射側に配置される音響レンズ21A、21B、21Cと、を備える。音響レンズ21A、21B、21Cの放射面は、スライス方向における中央部21aと端部21bとで曲率が異なり、中央部21aの曲率は両端部21bの曲率よりも大きい。また、中央部21aと両端部21bとの境界において、曲率が非連続である。
具体的には、音響レンズ21A、21B、21Cの中央部21aから放射される超音波の収束性より、端部21bから放射される超音波の収束性が低い。
これにより、THI法を利用して第1受信信号及び第2受信信号を取得する場合に、第1受信信号が示す第1ビームプロファイルBP1と、第2受信信号が示す第2ビームプロファイルBP2におけるスライス方向のビーム幅の差は、音響レンズ21の全面が球面形状を有する場合(図4参照)に比較して、特に超音波探触子近傍の領域において大きくなる。したがって、第1穿刺針画像と第2穿刺針画像の先端が一致しているか否かを、超音波探触子近傍の深度領域を含めた全深度領域にわたって精度良く判断することができる。
これにより、対象を観察する画質にかかわる第2ビームプロファイルBP2の幅を狭く保ちながら、第1ビームプロファイルBP1と第2ビームプロファイルBP2におけるスライス方向のビーム幅の差を確保できるようになって、針先判定の精度が高まるだけでなく、第1ビームプロファイルBP1の幅が最小幅、平均幅ともに広がることにより、穿刺針を捉えられず見失う頻度を減少することができる。
10 超音波診断装置本体
11 操作入力部
12 送信部
13 受信部
14 信号処理部
141 第1受信信号生成部(受信信号取得部)
142 第2受信信号生成部(受信信号取得部)
15 画像処理部
151 Bモード画像生成部
152 画像解析部(判断部)
153 画像合成部(提示部)
154 画像記憶部
16 表示処理部
17 表示部
18 制御部(コンピューター)
20 超音波探触子
Claims (15)
- 複数の振動子がスキャン方向に単列で配置された超音波探触子を介して被検体に向けて超音波を送信するとともに、被検体内で反射した反射波を受信して、超音波画像を生成し、表示する超音波診断装置であって、
前記超音波探触子によって得られた受信信号から、第1受信信号及び第2受信信号を取得する受信信号取得部と、
前記第1受信信号及び前記第2受信信号に基づいて、第1Bモード画像及び第2Bモード画像を生成するBモード画像生成部と、
前記第1Bモード画像及び前記第2Bモード画像に基づく表示画像を表示部に表示させる表示処理部と、
前記被検体内に穿刺針が刺入される場合に、前記表示画像における前記穿刺針の先端が実際の前記穿刺針の先端であるか否かを判断する判断部と、
前記判断部による判断結果を提示する提示部と、を備え、
前記第2受信信号が示す第2ビームプロファイルは、スライス方向におけるビーム幅が、前記第1受信信号が示す第1ビームプロファイルよりも狭く、
前記提示部は、前記第1Bモード画像に含まれる第1穿刺針画像と前記第2Bモード画像に含まれる第2穿刺針画像に基づいて、前記判断結果を提示する、
超音波診断装置。 - 前記提示部は、前記表示画像上に前記判断結果を表示する、請求項1に記載の超音波診断装置。
- 前記判断部は、前記第1穿刺針画像と前記第2穿刺針画像を比較して、両者の先端位置が一致する場合に、当該先端位置を前記穿刺針の先端位置として特定し、
前記提示部は、特定された先端位置を強調表示する、請求項2に記載の超音波診断装置。 - 前記提示部は、前記第2Bモード画像と前記第1穿刺針画像を合成して表示する、請求項2又は3に記載の超音波診断装置。
- 前記提示部は、前記第1穿刺針画像と前記第2穿刺針画像の重複部分と、非重複部分とを、異なる色調で表示させる、請求項4に記載の超音波診断装置。
- 前記第1ビームプロファイルと前記第2ビームプロファイルは、前記スライス方向におけるビーム中心が同じである、請求項1から5のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
- 前記受信信号取得部は、前記受信信号に含まれる基本波成分に基づいて前記第1受信信号を生成し、前記受信信号に含まれる高調波成分に基づいて前記第2受信信号を生成する、請求項6に記載の超音波診断装置。
- 前記受信信号取得部は、パルスインバージョン法により、前記第2受信信号を生成する、請求項7に記載の超音波診断装置。
- 前記超音波探触子を有し、
前記超音波探触子は、放射面のスライス方向における曲率が、中央部と端部とで非連続で変化する音響レンズを有することを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の超音波診断装置。 - 複数の振動子がスキャン方向に単列で配置された超音波探触子を介して被検体に向けて超音波を送信するとともに、被検体内で反射した反射波を受信して、超音波画像を生成し、表示する超音波画像表示方法であって、
前記超音波探触子によって得られた受信信号から、第1受信信号及び第2受信信号を取得する第1工程と、
前記第1受信信号及び前記第2受信信号に基づいて、第1Bモード画像及び第2Bモード画像を生成する第2工程と、
前記第1Bモード画像及び前記第2Bモード画像に基づく表示画像を表示する第3工程と、
前記被検体内に穿刺針が刺入される場合に、前記表示画像における前記穿刺針の先端が実際の前記穿刺針の先端であるか否かを判断する第4工程と、
前記第4工程による判断結果を提示する第5工程と、を備え、
前記第2受信信号が示す第2ビームプロファイルは、スライス方向におけるビーム幅が、前記第1受信信号が示す第1ビームプロファイルよりも狭く、
前記第5工程は、前記第1Bモード画像に含まれる第1穿刺針画像と前記第2Bモード画像に含まれる第2穿刺針画像に基づいて、前記判断結果を提示する、
超音波画像表示方法。 - 複数の振動子がスキャン方向に単列で配置された超音波探触子を介して被検体に向けて超音波を送信するとともに、被検体内で反射した反射波を受信して、超音波画像を生成し、表示する超音波診断装置のコンピューターに、
前記超音波探触子によって得られた受信信号から、第1受信信号及び第2受信信号を取得する第1処理と、
前記第1受信信号及び前記第2受信信号に基づいて、第1Bモード画像及び第2Bモード画像を生成する第2処理と、
前記第1Bモード画像及び前記第2Bモード画像に基づく表示画像を表示部に表示させる第3処理と、
前記被検体内に穿刺針が刺入される場合に、前記表示画像における前記穿刺針の先端が実際の前記穿刺針の先端であるか否かを判断する第4処理と、
前記第4処理による判断結果を提示する第5処理と、
を実行させるためのプログラムであって、
前記第2受信信号が示す第2ビームプロファイルは、スライス方向におけるビーム幅が、前記第1受信信号が示す第1ビームプロファイルよりも狭く、
前記第5処理は、前記第1Bモード画像に含まれる第1穿刺針画像と前記第2Bモード画像に含まれる第2穿刺針画像に基づいて、前記判断結果を提示する、
プログラム。 - 超音波の送受信を行う超音波探触子であって、
複数の振動子がスキャン方向に単列で配置された振動子アレイと、
前記振動子アレイの超音波放射側に配置される音響レンズと、を備え、
前記音響レンズの放射面は、スライス方向における中央部と端部とで曲率が非連続である、超音波探触子。 - 前記中央部から放射される超音波の収束性より、前記端部から放射される超音波の収束性が低い、請求項12に記載の超音波探触子。
- 前記中央部から放射される超音波の焦点距離より、前記端部から放射される超音波の焦点距離が長い、請求項12又は13に記載の超音波探触子。
- 請求項12から14のいずれか一項に記載の超音波探触子を備えた超音波診断装置。
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