JP3611636B2

JP3611636B2 - Ultrasonic diagnostic equipment

Info

Publication number: JP3611636B2
Application number: JP18519195A
Authority: JP
Inventors: 紀夫松廣
Original assignee: Furuno Electric Co Ltd
Current assignee: Furuno Electric Co Ltd
Priority date: 1995-07-21
Filing date: 1995-07-21
Publication date: 2005-01-19
Anticipated expiration: 2015-07-21
Also published as: JPH0928708A

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make echoes strong in a target line penetrating into an examinee to be measured, by tilting scanning beams so that each scanning beam becomes almost vertical to the target line based on the angle between the target line set in the examinee to be measured and an ultrasonic vibrator. SOLUTION: A punctual needle 3 is punctured into a human body with along a penetration path guide 4 by fitting a punctual needle adapter to an ultrasonic vibrator 1 placed on the human body 2 surface. Then the angle θ of the punctual needle 3 to the ultrasonic vibrator 1 is determined by this punctual needle adapter. This angle θis inputted to a control part. The control part determines a display position of the penetration path guide 4 by arithmetic calculation and displays it on a display. Further, the delay times of each vibrator cell are controlled so that the scanning beams from the ultrasonic vibrator 1 become almost vertical to the punctual needle 3. Thus, the transmission wave beams and the reception wave beams become vertical to the stab needle 3 which receives strong echoes in the position of the punctual needle.

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波振動子を備える超音波プローブを使用して人体などの被測定体の内部を診断する超音波診断装置に関し、特に、穿刺針を用いて被測定体内に穿刺する穿刺術等を超音波受信画像を見ながら行うことのできる超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波診断装置に使用する超音波振動子は、複数の超音波振動子セルを集積して構成され、送信時および受信時において各振動子セルの送信出力および受信出力の遅延時間（遅延量）を各セル毎に適当に制御することで送波ビームおよび受波ビームを合成して、所望の超音波受信画像データを得るようにしている。一般に、人体に適用する超音波診断装置のように近距離での音像を得ようとする場合には、近距離音場での画像分解能を高めるために工夫がなされている。すなわち、たとえば図６に示すように、超音波振動子１が、半径ａの円板状のものであったとすると、この振動表面からπａ^２／λの近距離音場での走査ビームが図のように内側に絞られることなく進行していき、πａ^２／λの距離に達してからは左右（周囲）に拡散していく。このため、たとえば図７のａ点での分解能を高めようとする場合には、１からＮの各振動子セルの遅延時間を適宜設定し、また、振動子セルの幅方向に、ビームが幅方向のほぼ中央部に偏向するよう、一般には蒲鉾形状の偏向素子を振動子底部に取り付ける。このような工夫を施して、送信時には、図８に示すように送波ビーム焦点距離（深度）ｔを設定すると、ａ点の付近に送波ビームが絞られるために、この位置での分解能が良くなる。また受信時には、受波ビーム焦点位置を経時的にダイナミックに変えていくことにより（ダイナミックフォーカス）、図９に示すようにｂに示す直線ライン全域、すなわち全深度（一定の制限はあるが）における分解能を高めることができる。
【０００３】
一方、従来の超音波診断装置では、被測定物体内の特定の部位の生検等を容易に行うことが出来るように、超音波プローブに穿刺針の取り付け構造を備えたものが例えば、特開昭５８−１５５８４９号や特開昭６１−３１１２９号に示されている。このような超音波プローブを使用して穿刺針を被測定体内に穿刺しながら超音波診断装置を作動させると、被測定体内の画像と穿刺針の動きを同時にディスプレイ上で確認することができ、これにより安全な穿刺術（生検、ドレナーなど）を行うことができる。図１０は、上述の穿刺機能付き超音波診断装置を使用した時の超音波診断装置ディスプレイ画像を示す図である。
【０００４】
図に示すように、超音波振動子１からは走査ビーム７が振動子表面において垂直に形成され、穿刺術を行おうとする目標部位５の深度ｔに送波ビーム焦点が設定される。また、穿刺針３の被測定体内への侵入角度は、超音波振動子１に取り付けられているアダプタにより予め固定されているために、この固定角度情報に基づいて、穿刺針３が穿刺される時のガイドとして侵入路ガイド４をディスプレイ上に表示する。この表示状態で、穿刺針３を侵入路ガイド４に沿って穿刺していくことにより、オペレータは穿刺針４が穿刺されていく様子をディスプレイ上で見ることができるとともに、その先端が目標部位５に到達する状態を確認できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の超音波診断装置は、穿刺針に対する走査ビームの角度が全く考慮されていないために穿刺針の侵入角度によってはそのエコーが弱く、ディスプレイ上で穿刺針の画像が非常に見にくくなるという問題があった。
【０００６】
この問題を解決する手法として、穿刺針の先の内面を荒らしたりする方法が採られることもあるが、エコーを強めるには十分ではないという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、被測定体内に侵入する穿刺針のラインなどの目標ラインのエコーが強くなる超音波診断装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の超音波診断装置は、超音波振動子と、被測定体内に設定された、該被測定体内へ穿刺する穿刺針の侵入路ラインである目標ラインと前記超音波振動子との成す角度に基づいて、前記超音波振動子の各走査ビームが前記目標ラインに略直角となるよう該各走査ビームを傾ける走査ビーム制御手段と、を備えてなることを特徴とする。
【０００９】
また、その走査ビーム制御手段を、前記超音波振動子の各走査ビームの送波ビーム焦点を前記目標ラインの各位置付近に設定する手段を含ませるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
また、前記目標ラインである、被測定体内へ穿刺する穿刺針の侵入路ラインを穿刺針侵入路ガイドとして表示する手段を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、被測定体の超音波受信画像内で任意の領域が指定された時に、該領域を通過するラインを前記目標ラインとすることを備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、超音波振動子と、被測定体内へ穿刺される穿刺針の穿刺角度に基づいて前記超音波の各走査ビームを前記穿刺針の侵入ラインに略直角に制御し、且つ各走査ビームの送波ビーム焦点を前記侵入ラインの各位置付近に制御するコントローラと、前記被測定体内の受波画像と前記穿刺針の侵入ラインとを表示するディスプレイと、を備えてなることを特徴とする。
【００１３】
請求項１に係る超音波診断装置では、超音波振動子の走査ビームを目標ラインにほぼ直角となるように傾斜させる。このようにすると、目標ラインの位置での反射ビームが最も効率的に超音波振動子に受波されるようになる。
【００１４】
請求項２に係る超音波診断装置では、送波ビームの焦点位置制御を行う。すなわち、超音波振動子に対して目標ラインがある角度を持つために、送波ビームの焦点を一定にしておくと各送波ビームの焦点と目標ラインの位置とが一致しなくなるから、請求項２に係る超音波診断装置では、送波ビームの焦点を目標ラインの各位置付近に設定する。この制御は、目標ラインの超音波振動子に対する角度が分かっているために、各超音波振動子セルの送波遅延時間を制御することにより実現することができる。
【００１５】
しかも目標ラインに対して送波ビームをほぼ直角にするとともに、各送波ビームの焦点を目標ラインの各位置付近に設定する。このようにすることで、目標ラインからのエコーがさらに強くなる。
【００１７】
また、請求項３に係る超音波診断装置においては、上記穿刺針の侵入ラインのガイドを表示することにより、ディスプレイ上の画像を見ながら穿刺針を正しく穿刺させることができる。
【００１８】
請求項４に係る超音波診断装置では、マウスなどのポインテイングデバイスや他の入力装置により、超音波受信画像中の任意の領域を指定すると、その領域を通過するラインが目標ラインとして設定される。したがって、上記穿刺針の侵入ラインとは別に、被測定体内の超音波受信画像中の任意の領域に対しエコーを強めて分解能を高くすることができる。
【００１９】
請求項５に係る超音波診断装置は、超音波振動子と、被測定体内へ穿刺される穿刺針の穿刺角度に基づいて前記超音波振動子の各走査ビームを前記穿刺針の侵入ラインに略直角に制御し、且つ各走査ビームの送波ビーム焦点を前記侵入ラインの各位置付近に制御するコントローラと、前記被測定体内の受波画像と前記穿刺針の侵入ラインとを表示するディスプレイと、を備えてなることを特徴とする。この装置では、ディスプレイ上に被測定体内の受波画像とともに穿刺針が高輝度で表示されるため、被測定体内を観察しながら穿刺術を安全に行うことが出来る。
【００２０】
【発明を実施する形態】
図１は、本発明の実施例の超音波診断装置において、穿刺針を人体内に穿刺する時の同装置の動作の概略を示す図である。
【００２１】
超音波振動子１は人体の表面２に置かれ、図外の穿刺針アダプタが超音波振動子１に取り付けられている。穿刺針３は、この穿刺針アダプタに沿って人体内に穿刺されていく。穿刺針３の超音波振動子１に対する角度θは、超音波振動子１に取り付けられる穿刺針アダプタによって決められる。この角度θは、上記アダプタの種類によって決まるものであるから、特に計測する必要はないが、計測のためのセンサを取り付けることにより該θを自動的に計測することも可能である。また、この角度θは、操作者によって入力手段から制御部に入力されるか、アダプタ取り付け時或いはセンサから自動的に制御部に入力される。
【００２２】
上記角度θが制御部に入力されると、アダプタの位置および角度θが決まっているから、人体内での穿刺針３の侵入路ガイド４の超音波振動子１に対する相対位置が決まる。制御部はこの侵入路ガイド４の表示位置を演算によって求め、ディスプレイ上に表示する。さらに、超音波振動子１からの走査ビームが侵入路ガイド４に沿って侵入する穿刺針３にほぼ直角に当たるように各振動子セルの遅延時間が制御される。これにより、送波ビームおよび受波ビームが穿刺針３に直角となり、穿刺針３の位置でエコーを強くし分解能を上げることができる。さらに、制御部は、各送波ビームの焦点ｆ１，ｆ２・・・ｆＮが穿刺針３の各位置に一致するように各振動子セルの遅延時間を制御する。この制御により、穿刺針３のエコーがさらに強くなり、且つ分解能が良くなってディスプレイ上の穿刺針がさらに良く見えるようになる。なお、目標部位５に対して穿刺針３を到達させて生検などを行おうとする時、まず目標部位５の位置を確認する必要があるために、最初は走査ビームを傾けずに通常のモードで目標部位５の位置を確認する。そして、図１に示すように走査ビームを傾け、侵入路ガイド４を表示し、侵入路ガイド４上に目標部位５が位置するように超音波振動子１の位置を調整する。この時、目標部位５は侵入路ガイド４のライン上に位置しているために、そのエコーが強くディスプレイ上では高輝度の状態で視認することができる。侵入路ガイド４のライン上の適当な位置に目標部位５が位置した段階で、穿刺針アダプタに沿って穿刺針３を人体内に侵入させる穿刺術を行う。
【００２３】
次に、上記の超音波診断装置の構成および具体的な動作について図２以下を参照して説明する。
【００２４】
複数の振動子セルが集積された超音波振動子１には、高電圧切換回路１０を介して高電圧パルス発生回路１１およびプリアンプ１２が接続されている。送信モード時においては、高電圧パルス発生回路１１から高電圧パルスが所定の遅延時間毎に順次発生し、高電圧切換回路１０によって超音波振動子１の各振動子セルに順次印加される。受信モード時には、超音波振動子１の各振動子セルからの受波信号が高電圧切換回路１０をパイパスしてプリアンプ１２に直接入力する。
【００２５】
上記高電圧パルス発生回路１１には、送信遅延コントロール回路１３が接続され、さらにこの回路１３にシステムコントロール回路１４が接続されている。送信遅延コントロール回路１３は、超音波振動子１の各振動子セルに対して与える高電圧パルスの遅延時間をコントロールする。この送信遅延時間は、図１に示す穿刺針３の傾斜する角度θ、すなわち走査ビームのテイルト角θと、各走査ビームの焦点位置ｆ１，ｆ２・・・ｆＮによって決められる。なお、各送波ビームの焦点ｆ１，ｆ２・・・ｆＮの位置は、テイルト角θおよび、超音波振動子１に取り付けられている穿刺針アダプタの形状によって一義的に定まる。すなわち、二次元的には、図１において、穿刺針３の被測定体表面２への侵入位置Ｐに対する各振動子セルの距離は穿刺針アダプタの形状によって決定され、これとともに、穿刺針３の超音波振動子１の各振動子セルに対する角度θが設定されることにより、各送波ビームの侵入路ガイド４の交差位置である焦点ｆまでの距離、したがって、各焦点ｆの位置が決定される。そして、この各ビームの焦点位置ｆを実現するための各振動子セルに供給する高電圧パルスの遅延時間が決定される。送信遅延コントロール回路１３は、システムコントロール回路１４から、上記テイルト角θおよび穿刺針アダプタの形状によって定まる各振動子セルに対する位置Ｐの相対的位置情報を受け取ることにより、各振動子セルの基準タイミングに対する遅延時間を設定し、高電圧パルス発生回路１１を順次駆動していく。
【００２６】
上記システムコントロール回路１４に対しテイルト角θを入力する手段として、本実施例では穿刺角度設定手段１５を設けているが、この穿刺角度設定手段１５は、入力キーや、該θを検出するためのセンサで構成することができる。
【００２７】
前記システムコントロール回路１４は、上記テイルト角θと各振動子セルのＰ点に対する相対位置情報を受信遅延コントロール回路１６に対しても与える。この場合、図９に示すように、受信時においてはダイナミックフオーカス処理を行うことによって（合成受波ビームの焦点位置をダイナミックに連続変化させる処理）全体に渡って細いビームを形成することが可能であるために、システムコントロール回路１４から焦点位置のための情報、すなわち各振動子セルに対する位置Ｐの相対位置情報を必ずしも供給する必要はない。受信遅延コントロール回路１６は、少なくともテイルト角θの情報を受け取れば、受波ビームを穿刺針３すなわち侵入路ガイド４にほぼ直角となるように傾斜させることが可能である。
【００２８】
上記プリアンプ１２で適当に増幅された受波信号は、ＴＶＧ回路２０に入力され、拡散減衰補正された後、受信遅延回路１７に入力され、ここで受信遅延コントロール回路１６で設定された各振動子セルの遅延情報に基づいて受信ビームを図９に示すような細いビームに合成するとともに、図１に示すように侵入路ガイド４にほぼ直角となるように傾斜させる処理を行う。こうして、傾いた細い受波ビームが形成されて、このビームにより受信された信号は検波回路１９へと導かれ、Ｌｏｇ圧縮回路１８でログ圧縮される。このＬｏｇ圧縮回路１８でのログ圧縮処理は、画像を表示する時の表示のダイナミックレンジに限界があるために行われる処理である。Ｌｏｇ圧縮回路１８の出力は次段のＡＤＣ回路２１（ＡＤコンバータ）でディジタルデータに変換され、ＤＳＣ回路２２（ディジタルスキャンコンバータ）に導かれる。このＤＳＣ回路２２には、システムコントロール回路１４から高電圧パルス発生回路１１の駆動タイミング情報などが入力され、これにしたがって、ＡＤＣ回路２１から入力されるディジタル受信データを走査する。そして、その出力はＤＡＣ回路２３（ＤＡコンバータ）でアナログ映像信号に変換され、ディスプレイモニタ２４に出力されて画像として表示される。なお、ＤＳＣ回路２２には、システムコントロール回路１４から、図１の侵入路ガイド４を表示するためのデータも入力される。したがって、ディスプレイモニタ２４上には受信した画像とともに侵入路ガイド４も破線や適当な色が施された状態で表示される。
【００２９】
図３は、上記の構成を有する超音波診断装置の画像処理動作を示すフローチャートである。
【００３０】
画像処理動作に入ると、まずモードが穿刺モードにあるのか通常モードにあるのかを判定する（ステップＳＴ１）。通常モードは、穿刺術を行わずに、単に超音波振動子１を使用して被測定体内の画像をディスプレイモニタ２４上に表示する画像処理モードをいう。この通常モードの時には、ステップＳＴ２においてテイルト角θをゼロに設定する。したがって、走査ビームは超音波振動子１の垂直下方に形成される。続いて、あらかじめマニュアル操作などにより設定された送波ビーム焦点ｆの位置に応じた送信遅延量を送信遅延コントロール回路１３で演算、設定し（ＳＴ３）、この情報に基づいて高電圧パルス発生回路１１が各振動子セルを駆動する（ＳＴ４）。一方、受信遅延コントロール回路１６は、受信においてのダイナミックフォーカスのための受信遅延量を設定し（ＳＴ５）、その情報を受信遅延回路１７に送るとともに、各振動子セルが受波した信号を処理して（ＳＴ６）ディスプレイモニタ２４上に受信画像として表示する。
【００３１】
一方、画像処理のモードが穿刺モードの時には、ＳＴ１０に進んで、穿刺針アダプタの形状情報を設定し、ＳＴ１１において、穿刺角度設定手段１５で設定された穿刺角、すなわちテイルト角θを設定し、ＳＴ１２で、穿刺侵入路、すなわち侵入路ガイド４を表示するための情報を形成してディスプレイモニタ２４上に表示させる（ＳＴ１１）。続いて上記のＳＴ３以下の送信処理および受信処理を行って、ディスプレイモニタ２４上に受信画像を表示させる。なお、ＳＴ３とＳＴ５で設定される送信および受信遅延量は、ＳＴ１０およびＳＴ１１で設定された穿刺針アダプタ形状情報およびテイルト角θに基づいて設定されるため、その走査ビームは図１に示すように傾斜されるとともに、各ビームの焦点位置は侵入路ガイド４の各位置付近に来るように制御される。図４は、本実施例でのディスプレイモニタ２４上に表示される画像を模式的に示した図である。同図に示すように、走査ビーム７は穿刺針３ほぼ直角になるように傾斜されており、また、侵入路ガイド４に沿って各走査ビーム７の送波焦点位置が設定されている。６は送波焦点ラインを示している。
【００３２】
以上の実施例では、穿刺術を行う際の穿刺針３の画像が良く見えるように走査ビームに工夫を施したものであるが、通常のモードの時にも所望の部位に対して表示分解能を高めることが可能である。図５はそのような場合の実施例を説明する図である。同図に示すように、表示画像上の領域ｑの部位を高分解能で表示したい場合、ポインティングデバイスなどの入力手段により、表示画面上の、たとえばα１とα２の２点を指定する。すると、このα１とα２を通過する目標ラインＬが形成される。この目標ラインＬは観測したい領域ｑを通過するラインである。この目標ラインＬが設定されると、超音波振動子１に対する走査ビームのテイルト角θが決定され、さらに、被測定体表面とこの目標ラインＬとの交点Ｐと各振動子セルとの相対位置関係が決定されるから、各送波ビームの焦点位置を目標ラインＬに合わせるための各振動子セルの遅延量が決定される。これにより、図１に示す穿刺針３の場合と同様に、観測したい領域ｑの表示分解能を高めることができる。なお、観測したい領域ｑを通過する目標ラインＬを設定するには、上記のようにポインティングデバイスでα１およびα２を指定することで可能であるが、その他、領域ｑを囲む矩形や円形等をポインティングデバイス等で指定し、その矩形や円形内の画像を認識して自動的に目標ラインＬが形成されるようにすることも可能である。また、目標ラインＬを複数個設定し、各目標ラインに沿って得られた高分解能画像を重ね合わせて１つの画像を形成することも可能である。この場合には、画像を重ね合わせるためにある程度の時間は必要であるが、通常モードの時の画像に比べて非常に明瞭な画像を得ることができる。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、穿刺針の侵入ラインである目標ラインに対し超音波振動子の走査ビームがほぼ直角に当たるために、反射ビームが最も強く返り、ディスプレイモニタ上の目標ラインの位置の画像が明瞭になる利点がある。請求項２に係る発明においては、上記請求項１に係る発明よりもさらに画像が明瞭になる効果がある。また、目標ラインを穿刺術を行う時の穿刺針の侵入路ラインとすることで、生検などを行う時の穿刺術がより安全に行えるという利点がある。請求項３に係る発明では、穿刺術時の穿刺針侵入路ガイドが表示されるために、その穿刺術がさらに安全で容易になる利点がある。また、請求項４に係る発明では、超音波受信画像中の任意の領域に対する表示分解能を高めることができるために、診断装置の性能を高めることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である超音波診断装置の動作を説明するための模式図
【図２】上記超音波診断装置の構成を示すブロック図
【図３】上記超音波診断装置の画像処理動作を示すフローチャート
【図４】上記超音波診断装置の表示画像を模式的に示す図
【図５】本発明の他の実施例である超音波診断装置の動作を模式的に示す図
【図６】〜
【図９】超音波診断装置の走査ビーム形成法について説明するための図
【図１０】従来の超音波診断装置での表示画像を模式的に示す図
【符号の説明】
１−超音波振動子
２−被測定体表面
３−穿刺針
４−侵入路ガイド
５−目標部位
ｆ１−〜ｆＮ−各送波ビームの焦点位置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus for diagnosing the inside of a measurement object such as a human body using an ultrasonic probe including an ultrasonic transducer, and in particular, a puncture technique for puncturing a measurement object using a puncture needle The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus capable of performing the operation while viewing an ultrasonic reception image.
[0002]
[Prior art]
The ultrasonic transducer used in the ultrasonic diagnostic apparatus is configured by integrating a plurality of ultrasonic transducer cells, and the transmission output and reception output delay time (delay amount) of each transducer cell during transmission and reception. Is appropriately controlled for each cell to synthesize a transmission beam and a reception beam to obtain desired ultrasonic reception image data. In general, when an attempt is made to obtain a sound image at a short distance as in an ultrasonic diagnostic apparatus applied to a human body, a device has been devised to increase the image resolution in the near field. That is, for example, as shown in FIG. 6, if the ultrasonic transducer 1 is a disk having a radius a, the scanning beam in the near field of πa ² / λ from the vibration surface is shown in the figure. Thus, it proceeds without being constricted inward, and after reaching a distance of πa ² / λ, it diffuses to the left and right (surrounding). Therefore, for example, when the resolution at the point a in FIG. 7 is to be increased, the delay time of each transducer cell from 1 to N is set as appropriate, and the width of the beam extends in the transducer cell width direction. In general, a hook-shaped deflecting element is attached to the bottom of the vibrator so as to be deflected substantially in the center of the direction. With this ingenuity, at the time of transmission, if the transmission beam focal length (depth) t is set as shown in FIG. 8, the transmission beam is narrowed near the point a. Get better. Further, at the time of reception, the received beam focal position is dynamically changed with time (dynamic focus), and as shown in FIG. 9, in the entire straight line shown in b, that is, at the entire depth (although there is a certain limitation). The resolution can be increased.
[0003]
On the other hand, in a conventional ultrasonic diagnostic apparatus, an ultrasonic probe provided with a puncture needle mounting structure so that a biopsy or the like of a specific part in an object to be measured can be easily performed. This is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-155849 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-31129. When the ultrasonic diagnostic apparatus is operated while puncturing the puncture needle into the body to be measured using such an ultrasonic probe, the image in the body to be measured and the movement of the puncture needle can be confirmed on the display at the same time. This allows safe puncture (biopsy, drainer, etc.). FIG. 10 is a diagram showing an ultrasonic diagnostic apparatus display image when the above-described ultrasonic diagnostic apparatus with a puncture function is used.
[0004]
As shown in the figure, a scanning beam 7 is formed vertically from the ultrasonic transducer 1 on the surface of the transducer, and a transmission beam focus is set at a depth t of a target site 5 where puncture is to be performed. Moreover, since the penetration angle of the puncture needle 3 into the body to be measured is fixed in advance by an adapter attached to the ultrasonic transducer 1, the puncture needle 3 is punctured based on this fixed angle information. An intrusion path guide 4 is displayed on the display as a time guide. By puncturing the puncture needle 3 along the intrusion path guide 4 in this display state, the operator can see the puncture needle 4 being punctured on the display and the tip of the puncture needle 4 is the target site 5. You can check the state to reach.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the conventional ultrasonic diagnostic apparatus does not consider the angle of the scanning beam with respect to the puncture needle, the echo is weak depending on the penetration angle of the puncture needle, and the image of the puncture needle is very difficult to see on the display. There was a problem.
[0006]
As a method for solving this problem, a method of roughening the inner surface of the tip of the puncture needle is sometimes used, but there is a problem that it is not sufficient to strengthen the echo.
[0007]
An object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus in which an echo of a target line such as a line of a puncture needle that enters a body to be measured is strong.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention includes an ultrasonic transducer and an angle formed between the ultrasonic transducer and a target line that is set in the body to be measured and is an entry path line of a puncture needle that punctures into the body to be measured. And scanning beam control means for inclining each scanning beam so that each scanning beam of the ultrasonic transducer is substantially perpendicular to the target line.
[0009]
Further, the scanning beam control means, characterized in that the transmit beam focus of the scanning beam of the ultrasonic transducer and to include the means to set around each position of the target line.
[0010]
Also, the a target line, characterized by comprising means for displaying an intrusion path line of the puncture needle for puncturing the body to be measured as a puncture needle penetration channel guide.
[0011]
In addition, when an arbitrary area is specified in the ultrasonic wave reception image of the measurement object, a line passing through the area is set as the target line.
[0012]
Further, the present invention controls each scanning beam of the ultrasonic wave substantially at right angles to the penetration line of the puncture needle based on the puncture angle of the ultrasonic transducer and the puncture needle punctured into the body to be measured, and A controller for controlling the transmission beam focus of the scanning beam near each position of the intrusion line, and a display for displaying a received image in the body to be measured and an intrusion line of the puncture needle. And
[0013]
In the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first aspect, the scanning beam of the ultrasonic transducer is tilted so as to be substantially perpendicular to the target line. In this way, the reflected beam at the position of the target line is received by the ultrasonic transducer most efficiently.
[0014]
In the ultrasonic diagnostic apparatus according to the second aspect, the focal position of the transmission beam is controlled. That is, since the target line has a certain angle with respect to the ultrasonic transducer, if the focus of the transmission beam is kept constant, the focus of each transmission beam and the position of the target line will not match. In the ultrasonic diagnostic apparatus according to No. 2, the focus of the transmitted beam is set near each position on the target line. This control can be realized by controlling the transmission delay time of each ultrasonic transducer cell because the angle of the target line with respect to the ultrasonic transducer is known.
[0015]
In addition , the transmission beam is substantially perpendicular to the target line, and the focal point of each transmission beam is set near each position on the target line. By doing in this way, the echo from a target line becomes still stronger.
[0017]
In the ultrasonic diagnostic apparatus according to the third aspect , by displaying the guide of the intrusion line of the puncture needle, the puncture needle can be correctly punctured while viewing the image on the display.
[0018]
In the ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 4 , when an arbitrary region in the ultrasonic reception image is designated by a pointing device such as a mouse or another input device, a line passing through the region is set as a target line. . Therefore, in addition to the penetration line of the puncture needle, it is possible to enhance the resolution by strengthening the echo for an arbitrary region in the ultrasonic reception image in the body to be measured.
[0019]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic diagnostic apparatus, in which each scanning beam of the ultrasonic transducer is substantially guided to an intrusion line of the puncture needle based on the puncture angle of the ultrasonic transducer and the puncture needle punctured into the body to be measured. A controller for controlling the transmission beam focus of each scanning beam near each position of the intrusion line, a display for displaying the received image in the body to be measured and the intrusion line of the puncture needle, It is characterized by comprising. In this apparatus, since the puncture needle is displayed with high luminance on the display together with the received image in the body to be measured, puncture can be performed safely while observing the body to be measured.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing an outline of the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention when a puncture needle is punctured into a human body.
[0021]
The ultrasonic transducer 1 is placed on the surface 2 of the human body, and a puncture needle adapter (not shown) is attached to the ultrasonic transducer 1. The puncture needle 3 is punctured into the human body along the puncture needle adapter. The angle θ of the puncture needle 3 with respect to the ultrasonic transducer 1 is determined by a puncture needle adapter attached to the ultrasonic transducer 1. Since the angle θ is determined by the type of the adapter, it is not necessary to measure in particular. However, it is possible to automatically measure θ by attaching a sensor for measurement. The angle θ is input from the input means to the control unit by the operator, or is automatically input to the control unit when the adapter is attached or from the sensor.
[0022]
When the angle θ is input to the control unit, since the position of the adapter and the angle θ are determined, the relative position of the entry guide 4 of the puncture needle 3 with respect to the ultrasonic transducer 1 in the human body is determined. A control part calculates | requires the display position of this approach path guide 4 by a calculation, and displays it on a display. Further, the delay time of each transducer cell is controlled so that the scanning beam from the ultrasonic transducer 1 strikes the puncture needle 3 that enters along the penetration path guide 4. Thereby, the transmitted beam and the received beam are perpendicular to the puncture needle 3, and the echo can be strengthened at the position of the puncture needle 3 to increase the resolution. Further, the control unit controls the delay time of each transducer cell so that the focal points f1, f2,... FN of the transmission beams coincide with the positions of the puncture needle 3. By this control, the echo of the puncture needle 3 becomes stronger, the resolution is improved, and the puncture needle on the display can be seen better. When a biopsy or the like is performed by causing the puncture needle 3 to reach the target site 5, it is necessary to confirm the position of the target site 5 first, so that the normal mode is initially used without tilting the scanning beam. To confirm the position of the target part 5. Then, as shown in FIG. 1, the scanning beam is tilted, the intrusion path guide 4 is displayed, and the position of the ultrasonic transducer 1 is adjusted so that the target site 5 is positioned on the intrusion path guide 4. At this time, since the target site 5 is located on the line of the entry path guide 4, the echo is strong and can be visually recognized on the display in a high luminance state. When the target site 5 is positioned at an appropriate position on the line of the intrusion path guide 4, a puncture operation is performed in which the puncture needle 3 enters the human body along the puncture needle adapter.
[0023]
Next, the configuration and specific operation of the ultrasonic diagnostic apparatus will be described with reference to FIG.
[0024]
A high voltage pulse generation circuit 11 and a preamplifier 12 are connected to an ultrasonic transducer 1 in which a plurality of transducer cells are integrated via a high voltage switching circuit 10. In the transmission mode, high voltage pulses are sequentially generated from the high voltage pulse generation circuit 11 at predetermined delay times, and are sequentially applied to each transducer cell of the ultrasonic transducer 1 by the high voltage switching circuit 10. In the reception mode, the received signal from each transducer cell of the ultrasonic transducer 1 bypasses the high voltage switching circuit 10 and is directly input to the preamplifier 12.
[0025]
A transmission delay control circuit 13 is connected to the high voltage pulse generation circuit 11, and a system control circuit 14 is further connected to the circuit 13. The transmission delay control circuit 13 controls the delay time of the high voltage pulse given to each transducer cell of the ultrasonic transducer 1. This transmission delay time is determined by the tilt angle θ of the puncture needle 3 shown in FIG. 1, that is, the tilt angle θ of the scanning beam, and the focal positions f1, f2,. The positions of the focal points f1, f2,..., FN of each transmitted beam are uniquely determined by the tilt angle θ and the shape of the puncture needle adapter attached to the ultrasonic transducer 1. That is, two-dimensionally, in FIG. 1, the distance of each transducer cell with respect to the intrusion position P of the puncture needle 3 into the measured object surface 2 is determined by the shape of the puncture needle adapter. By setting the angle θ of the ultrasonic transducer 1 with respect to each transducer cell, the distance to the focal point f that is the intersection position of the penetration path guide 4 of each transmitted beam, and therefore the position of each focal point f is determined. The Then, the delay time of the high voltage pulse supplied to each transducer cell for realizing the focal position f of each beam is determined. The transmission delay control circuit 13 receives the relative position information of the position P with respect to each transducer cell determined by the tilt angle θ and the shape of the puncture needle adapter from the system control circuit 14, so that the reference timing of each transducer cell is determined. The delay time is set and the high voltage pulse generation circuit 11 is sequentially driven.
[0026]
In this embodiment, a puncture angle setting means 15 is provided as means for inputting the tilt angle θ to the system control circuit 14. The puncture angle setting means 15 is provided with an input key and for detecting the θ. It can be composed of sensors.
[0027]
The system control circuit 14 also gives the reception delay control circuit 16 the relative position information for the tilt angle θ and the point P of each transducer cell. In this case, as shown in FIG. 9, it is possible to form a thin beam throughout the entire process by performing dynamic focus processing (processing for dynamically changing the focal position of the combined received beam) during reception. Therefore, it is not always necessary to supply the information for the focal position from the system control circuit 14, that is, the relative position information of the position P with respect to each transducer cell. The reception delay control circuit 16 can tilt the received beam so as to be substantially perpendicular to the puncture needle 3, that is, the intrusion path guide 4, when at least information on the tilt angle θ is received.
[0028]
The received signal appropriately amplified by the preamplifier 12 is input to the TVG circuit 20, subjected to diffusion attenuation correction, and then input to the reception delay circuit 17, where each transducer set by the reception delay control circuit 16 Based on the cell delay information, the received beam is combined into a thin beam as shown in FIG. 9 and inclined so as to be substantially perpendicular to the intrusion path guide 4 as shown in FIG. In this way, a tilted thin received beam is formed, and a signal received by this beam is guided to the detection circuit 19 and is log-compressed by the Log compression circuit 18. The log compression processing in the Log compression circuit 18 is processing performed because there is a limit to the dynamic range of display when displaying an image. The output of the log compression circuit 18 is converted into digital data by the ADC circuit 21 (AD converter) at the next stage and is led to the DSC circuit 22 (digital scan converter). The DSC circuit 22 receives drive timing information of the high voltage pulse generation circuit 11 from the system control circuit 14 and scans the digital reception data input from the ADC circuit 21 in accordance therewith. The output is converted into an analog video signal by the DAC circuit 23 (DA converter), and is output to the display monitor 24 and displayed as an image. The DSC circuit 22 also receives data for displaying the intrusion path guide 4 of FIG. 1 from the system control circuit 14. Therefore, the intrusion path guide 4 is displayed on the display monitor 24 together with the received image in a state where a broken line or an appropriate color is given.
[0029]
FIG. 3 is a flowchart showing an image processing operation of the ultrasonic diagnostic apparatus having the above configuration.
[0030]
When the image processing operation starts, it is first determined whether the mode is the puncture mode or the normal mode (step ST1). The normal mode refers to an image processing mode in which an image in the measurement object is simply displayed on the display monitor 24 using the ultrasonic transducer 1 without performing puncture. In this normal mode, the tilt angle θ is set to zero in step ST2. Therefore, the scanning beam is formed vertically below the ultrasonic transducer 1. Subsequently, the transmission delay control circuit 13 calculates and sets a transmission delay amount corresponding to the position of the transmission beam focus f set in advance by manual operation or the like (ST3). Based on this information, the high voltage pulse generation circuit 11 is set. Drives each transducer cell (ST4). On the other hand, the reception delay control circuit 16 sets a reception delay amount for dynamic focus in reception (ST5), sends the information to the reception delay circuit 17, and processes signals received by each transducer cell. (ST6) The received image is displayed on the display monitor 24.
[0031]
On the other hand, when the image processing mode is the puncture mode, the process proceeds to ST10, where the shape information of the puncture needle adapter is set. In ST11, the puncture angle set by the puncture angle setting means 15, that is, the tail angle θ is set, In ST12, information for displaying the puncture intrusion path, that is, the intrusion path guide 4, is formed and displayed on the display monitor 24 (ST11). Subsequently, the transmission process and the reception process after ST3 are performed, and the received image is displayed on the display monitor 24. Since the transmission and reception delay amounts set in ST3 and ST5 are set based on the puncture needle adapter shape information and the tilt angle θ set in ST10 and ST11, the scanning beam is as shown in FIG. In addition to being tilted, the focal position of each beam is controlled to be close to each position of the entry path guide 4. FIG. 4 is a diagram schematically showing an image displayed on the display monitor 24 in the present embodiment. As shown in the figure, the scanning beam 7 is inclined so as to be substantially perpendicular to the puncture needle 3, and the transmission focal position of each scanning beam 7 is set along the intrusion path guide 4. Reference numeral 6 denotes a transmission focal line.
[0032]
In the above embodiment, the scanning beam is devised so that the image of the puncture needle 3 can be seen well when performing the puncture, but the display resolution is increased for a desired part even in the normal mode. It is possible. FIG. 5 is a diagram for explaining an embodiment in such a case. As shown in the figure, when it is desired to display the region q on the display image with high resolution, two points α1 and α2 on the display screen are designated by an input means such as a pointing device. Then, a target line L that passes through α1 and α2 is formed. This target line L is a line that passes through the region q to be observed. When the target line L is set, the tilt angle θ of the scanning beam with respect to the ultrasonic transducer 1 is determined, and the relative position between the intersection P between the surface of the measured object and the target line L and each transducer cell. Since the relationship is determined, the delay amount of each transducer cell for adjusting the focal position of each transmission beam to the target line L is determined. Thereby, similarly to the case of the puncture needle 3 shown in FIG. 1, the display resolution of the region q to be observed can be increased. The target line L passing through the region q to be observed can be set by specifying α1 and α2 with the pointing device as described above. In addition, a rectangle or a circle surrounding the region q can be pointed. The target line L can be automatically formed by designating with a device or the like and recognizing the image in the rectangle or circle. It is also possible to set a plurality of target lines L and form a single image by superimposing high resolution images obtained along each target line. In this case, a certain amount of time is required to superimpose the images, but a very clear image can be obtained as compared with the image in the normal mode.
[0033]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, since the scanning beam of the ultrasonic transducer hits the target line that is the penetration line of the puncture needle at a substantially right angle, the reflected beam returns most strongly, and the position of the target line on the display monitor There is an advantage that the image becomes clear. The invention according to claim 2 has an effect of making the image clearer than the invention according to claim 1 . Moreover, there is an advantage that the puncture operation when performing a biopsy or the like can be performed more safely by setting the target line as the entry path line of the puncture needle when performing the puncture operation. In the invention according to claim 3 , since the puncture needle entry path guide at the time of puncture is displayed, there is an advantage that the puncture is further safer and easier. Further, the invention according to claim 4 has an advantage that the performance of the diagnostic apparatus can be improved because the display resolution for an arbitrary region in the ultrasonic reception image can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the operation of an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus. FIG. 3 is an image of the ultrasonic diagnostic apparatus. FIG. 4 is a diagram schematically showing a display image of the ultrasonic diagnostic apparatus. FIG. 5 is a schematic diagram showing the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus according to another embodiment of the present invention. 6] ~
FIG. 9 is a diagram for explaining a scanning beam forming method of an ultrasonic diagnostic apparatus. FIG. 10 is a diagram schematically showing a display image in a conventional ultrasonic diagnostic apparatus.
1-ultrasonic transducer 2-surface of object to be measured 3-puncture needle 4-entry path guide 5-target site f1-fN-focal position of each transmitted beam

Claims

An ultrasonic transducer,
Each scanning beam of the ultrasonic transducer is set based on an angle formed by a target line, which is an entry path line of a puncture needle that punctures the measured body, and the ultrasonic transducer. An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: scanning beam control means for inclining each scanning beam so as to be substantially perpendicular to a target line.

2. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the scanning beam control means includes means for setting a transmission beam focus of each scanning beam of the ultrasonic transducer near each position of the target line. .

The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, further comprising means for displaying the intrusion path line as a puncture needle intrusion path guide.

The ultrasonic wave according to any one of claims 1 to 3, wherein when an arbitrary area is specified in an ultrasonic reception image of a measurement object, a line passing through the area is set as the target line. Diagnostic device.

Based on the puncture angle of the ultrasonic transducer and the puncture needle that is punctured into the body to be measured, each scanning beam of the ultrasonic transducer is controlled substantially at right angles to the penetration line of the puncture needle, and each scanning beam is transmitted. An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: a controller that controls a wave beam focus near each position of the intrusion line; and a display that displays a received image in the body to be measured and an intrusion line of the puncture needle.