JP3776597B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波プローブにより超音波スキャンを行い、超音波断層像を得る超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、超音波を生体にスキャンして超音波画像を得る超音波診断装置は生体の診断等に広く用いられるようになった。
この場合、得られた超音波画像がどの位置に対するものであるか分かるように位置検出機能を備えたものがある。
【０００３】
例えば、特開昭６２−６８４４２号公報では、体外式の超音波診断装置において、位置検出器として磁気コイルを励振し、ボディマーク上にプローブの位置、配向を重畳表示させるようにしたものが開示されている。
また、特開平６−２６１９００号公報では、超音波３次元画像処理を行う際、磁気コイルを常に励振し続けるようにしたものを開示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来例では励振するための電流を不必要に流していたため、電力が無駄になる欠点があった。また、超音波画像上にノイズとなって画質を低下させる場合もある。
【０００５】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、位置検出を省電力で可能とする超音波診断装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の超音波診断装置は、超音波によるスキャンを行い生体の超音波画像を得る超音波プローブと、空間に磁場を張る磁場発生手段と、該磁場を検出する磁場検出手段と、検出した該磁場から前記超音波プローブの位置を算出し、位置データを得る位置算出手段と、前記磁場発生手段を駆動する駆動手段と、を備え、
前記駆動手段は超音波画像の静止または記録を指示する指示信号及び前記スキャンに同期したスキャン信号との少なくとも一方に同期して磁場発生手段を駆動することにより、磁場発生手段を常時駆動する場合よりも電力消費を少なくできるようにしている。
請求項２に記載の超音波診断装置は、超音波によるスキャンを行い生体の超音波画像を得る超音波プローブと、該超音波画像の静止または記録を指示する入力手段と、空間に磁場を張る磁場発生手段と、該磁場を検出する磁場検出手段と、検出した該磁場から前記超音波プローブの位置を算出し、位置データを得る位置算出手段と、前記磁場発生手段を駆動する駆動手段と、を備え、
前記駆動手段が、前記入力手段の入力に同期して磁場発生手段を駆動したことを特徴とする。
請求項３に記載の超音波診断装置は、超音波によるスキャンを行い生体の超音波画像を得る超音波プローブと、該スキャンを１回行うごとにスキャン信号を生成するスキャン信号生成手段と、空間に磁場を張る磁場発生手段と、該磁場を検出する磁場検出手段と、検出した該磁場から前記超音波プローブの位置を算出し、位置データを得る位置算出手段と、前記磁場発生手段を駆動する駆動手段と、を備え、
前記駆動手段が、該スキャン信号に同期して磁場発生手段を駆動したことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１ないし図３は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は本発明の第１の実施の形態の超音波診断装置の全体構成を示し、図２は超音波プローブの操作部の構成を示し、図３は位置検出装置の構成を示す。
【０００８】
図１に示す本発明の第１の実施の形態の超音波診断装置１は生体内に挿入される超音波プローブ２と、この超音波プローブ２が接続され、超音波プローブ２に内蔵された超音波振動子を駆動及び、信号処理等を行う超音波観測装置３と、この超音波観測装置３と接続され、超音波画像の表示を行う観測モニタ４と、超音波画像をプリントするビデオプリンタ５と、超音波観測装置３と接続され、画像処理を行う超音波画像処理装置６と、この超音波画像処理装置６と接続され、超音波画像の表示を行うモニタ７と、超音波プローブ２が接続され、超音波プローブ２の所定位置を検出する位置算出装置８とから構成される。
【０００９】
超音波プローブ２は体腔内に挿入される細長の挿入部１１とその後端に設けられた操作部１２とを有し、操作部１２から延出された例えば２本のコード１３、１４（図２参照）の端部に設けたコネクタ１５、１６はそれぞれ超音波観測装置３と位置算出装置８に着脱自在で接続される。
【００１０】
挿入部１１の先端部には超音波振動子１７が収納され、この超音波振動子１７は挿入部１１内に挿通されたフレキシブルシャフト１８の先端に取り付けられ、このフレキシブルシャフト１８の基端は図２に示すように操作部１２内に設けたモータ１９に接続されている。
【００１１】
そして、このモータ１９を回転させることによりその回転をフレキシブルシャフト１８で伝達し、このフレキシブルシャフト１８の先端に取り付けた超音波振動子１７を回転駆動するようにしている。
【００１２】
超音波振動子１７に接続されフレキシブルシャフト１８の中空部を挿通された信号線２１は操作部１２からさらにコード１３内を挿通され、超音波観測装置３内部の図示しない送受信回路に接続され、送受信回路から超音波振動子１７を駆動する送信信号が印加され、超音波振動子１７は回転駆動されながら超音波をフレキシブルシャフト１８の軸に垂直な方向に放射状に出射する。つまり、メカニカルにラジアルスキャン（ラジアル走査）する。
【００１３】
ラジアル走査された超音波の反射波は超音波振動子１７で受信されて電気信号に変換されてエコー信号となり、コード１３内の信号線２１により超音波観測装置３内部の図示しないで送受信回路に伝送される。そして、送受信回路等の信号処理系で増幅、検波、Ａ／Ｄ変換等されてメモリに画像データが一時格納され、さらにＤＳＣ等を経てビデオ信号に変換され、リアルタイムで観測モニタ４及びビデオプリンタ５に入力される。
【００１４】
また、図２に示すように操作部１２にはフリーズ・レリーズスイッチ２２が設けてあり、このスイッチ２２を押すとフリーズ信号が発生し、このフリーズ信号は信号線２３を介してモータ１９（より詳細にはモータ駆動回路）に印加されると共に、超音波観測装置３と、位置算出装置８とに入力される。モータ１９はフリーズ信号により回転を停止する。
【００１５】
また、超音波観測装置３では、フリーズ信号により、メモリに画像データの上書きを禁止して、フリーズ画に相当するビデオ信号を観測モニタ４及びビデオプリンタ５に出力する。従って、観測モニタ４にはフリーズ画が表示されることになる。また、ビデオプリンタ５にはフリーズ信号が（レリーズ信号として）印加され、フリーズ画をプリントする。このフリーズ信号は超音波観測装置３からさらに超音波画像処理装置６にも出力され、例えば３次元画像を生成する際の位置データに利用される。
【００１６】
また、挿入部１１の先端部には超音波振動子１７に近い位置に磁場発生器２４を形成する例えばコイル２５が取り付けてあり、このコイル２５に接続された信号線２６はコード１４内を挿通され、位置算出装置８と接続されている。このコイル２５は例えばソレノイドであり、そのソレノイドの向きは挿入部１１の軸方向に設定してあり、ソレノイドが発生する磁場を検出することにより、挿入部１１の軸方向の方位（配向）を検出できるようにしている。
【００１７】
位置算出装置８は具体的には図３に示すような構成であり、信号線２６はＯＮ／ＯＦＦスイッチ２７を介して発振器２８に接続され、スイッチ２７がＯＮされた時のみ発振器２８の発振信号が励起信号としてコイル２５に印加され、その周囲に磁場を張る。
【００１８】
また、位置算出装置８には磁場を検出する既知の位置に配置された磁場検出器２９が設けられており、この磁場検出器２９を形成する例えばコイル３０で検出された位置信号は位置算出装置８内部の位置算出回路３１に入力され、位置算出の処理を行い、位置データを生成し、この位置データを超音波画像処理装置６に出力する。磁場検出器２９或いはコイル３０は実際には複数の既知の位置に配置され、複数の位置信号から磁場発生器２４の３次元位置を検出できるようにしている。
【００１９】
図１に示すように超音波画像処理装置６内には、制御動作を行うＣＰＵ３２と、このＣＰＵ３２とバス３３で接続されたバッファ３４と、３次元画像データを格納する３Ｄメモリ３５と、３次元画像生成の処理を行う画像処理回路３６と、３次元画像データをＤ／Ａ変換等の表示のための処理を行い、モニタ７にビデオを出力する表示回路３７と、バッファ３４に入力されるデータのＯＮ／ＯＦＦを行うスイッチ３８とを備えている。
【００２０】
そして、超音波観測装置３からの画像データと位置算出装置８からの位置データはＯＮされた場合のスイッチ３８を介してバッファ３４に入力されるようになっている。このスイッチ３４は超音波観測装置３を経て入力されるフリーズ信号でＯＦＦからＯＮされるように制御される。
【００２１】
そして、バッファ３４に格納された画像データを位置データに対応したアドレスで３Ｄメモリ３５に格納し、この３Ｄメモリ３５に格納された複数のフリーズ画の画像データに対して画像処理回路３６は３次元画像生成の処理を行い、表示回路３７を経てモニタ７に出力することにより３次元画像の表示を行うようにしている。
【００２２】
本実施の形態では、フリーズ画（静止画）を得たい場合或いはフリーズ画の記録を得たい場合にその指示を行う入力手段としてのフリーズ・レリーズスイッチ２２を操作した場合に発生するフリーズ信号（ビデオプリンタ５が接続されている場合にはフリーズ信号がレリーズ信号ともなる）により、フリーズ画の表示等を行うと共に、このフリーズ信号によりスイッチ２７をＯＦＦからＯＮして磁場発生器２４に磁場発生の励起信号（駆動信号）を印加して、磁場を発生させるようにしていることが特徴となっている。
【００２３】
次に本実施の形態の作用を説明する。
まず、フリーズ・レリーズスイッチ２２からの入力がないとき、すなわち、フリーズ信号が出力されないで、位置算出装置８のスイッチ２７及び超音波画像処理装置６のスイッチ３８が開いているときの動作を説明する。
【００２４】
超音波振動子１７は、モータ１９、フレキシブルシャフト１８の回転によって生体内のラジアルスキャンをメカニカルに行う。つまり、超音波振動子１７は超音波を挿入部１１の軸の周りに放射状に超音波を送出する。
【００２５】
音響インピーダンスの変化部分で反射された超音波は超音波振動子１７で受波されてエコー信号になり、このエコー信号は、超音波観測装置３に入力されて、ビデオ信号に変換され、超音波画像としてリアルタイムで観測モニタ４、ビデオプリンタ５に入力する。観測モニタ４は、超音波断層画像を表示する。
【００２６】
次にフリーズ・レリーズスイッチ２２が操作されて、フリーズ信号が位置算出装置８及び超音波画像処理装置６に入力され、内部のスイッチ２７及び３８を閉じる。
【００２７】
また、フリーズ信号は（モータ駆動回路に印加され）モータ１９の回転を停止させ、従って、ラジアルスキャンが停止する。
【００２８】
また、このフリーズ信号は超音波観測装置３に入力され、内部のメモリを書き込み禁止状態にしてその書き込み禁止直前にメモリに書き込まれた画像データを繰り返し読み出すことになり、従って観測モニタ４には、静止画（フリーズ操作前のラジアルスキャンで得た超音波画像データ１枚）の超音波断層画像を表示する。
また、ビデオプリンタ５は、フリーズ信号がレリーズ信号として作用し、この入力でフリーズ状態の超音波画像を印刷する。
【００２９】
また、フリーズ信号によりスイッチ２７がＯＮすることにより、発振器２８で発振された交流の励起信号が磁場発生器２４のコイル２５に印加され、コイル２５の周囲に磁場を張る。
この磁場は磁場検出器２９のコイル３０で検出され、検出された磁場の強度等を示す信号が磁場発生器２４の位置に対応する位置信号として位置算出回路３１に入力される。
【００３０】
この位置信号は、位置算出回路３１で超音波プローブ２の先端の位置と超音波プローブ２の長手方向の配向（方位）を示すデジタルの位置データに変換され、超音波画像処理装置６に送信される。
【００３１】
この超音波画像処理装置６には超音波振動子１７からのエコー信号に対し、超音波観測装置３によって信号処理されたデジタルの画像データも送信されてくる。
【００３２】
そして、スイッチ３８がフリーズ信号によりＯＮされるので、位置データ及び画像データはバッファ３４に一時記憶される。
【００３３】
超音波画像処理装置６内のＣＰＵ３２は、バッファ３４に記憶された画像データを、位置データに対応した３Ｄメモリ３５のアドレスに格納する。
【００３４】
術者等の使用者は例えば超音波プローブ２の挿入部１１を生体内に少しづつ挿入したり、先端の位置や角度を少しずつ変えながら、フリーズ・レリーズスイッチ２２のＯＮ／ＯＦＦ動作を繰り返すことで超音波３次元画像データが構成され、３Ｄメモリ３５に記憶される。
【００３５】
画像処理回路３６は３Ｄメモリ３５内の超音波３次元画像データより超音波３次元画像を作成し、作成された超音波３次元画像は表示回路３７にてＤ／Ａ等の処理を経てビデオ信号がモニタ７に入力され、モニタ画面に超音波３次元画像を表示する。この処理は特願平０９−２８３９１５号等、公知の方法で行う。
【００３６】
本実施の形態は以下の効果を有する。
位置算出装置８は、フリーズ・レリーズスイッチ２２からのフリーズ信号の入力があった時のみ、磁場発生器２４を駆動して磁場を発生させるようにしているので、位置検出が不必要な時には、磁場発生器２４を駆動することがなくその分消費電力を削減でき、位置検出系の電力使用を効率的（有効）に行うことができる。つまり、位置検出を省電力で行うことができる。
【００３７】
また、観測モニタ４に表示される超音波画像、ビデオプリンタ５で印刷される超音波画像や、３Ｄメモリ３５内の超音波３次元画像データ、モニタ７に表示される超音波３次元画像には位置検出系に由来するノイズの影響を少なくできる。つまり、フリーズ・レリーズスイッチ２２を操作した時のみフリーズ信号を発生して、励起信号を磁場発生器２４に流すが、この時には既にフリーズ画の画像データは生成されており、（この時には）単にデジタルの画像データの転送等が行われるので、励起信号或いは磁場によるノイズの影響は少ない。
【００３８】
なお、本実施の形態ではフリーズ・レリーズスイッチ２２を操作して発生するフリーズ信号によりスイッチ２７がＯＮされて、磁場発生器２４が発生する磁場を磁場検出器２９で検出して位置算出装置８で位置データを生成すると共に、ＯＮされたスイッチ３８を経て超音波観測装置３から１フレーム分の画像データと位置データとをバッファ３４に転送するようにしているが、（フリーズ・レリーズスイッチ２２を押す操作が継続して行われていても）スイッチ２７を磁場検出器２９が磁場検出を行うのに必要な時間の後にＯＮからＯＦＦにしても良い。
【００３９】
また、フリーズ・レリーズスイッチ２２を操作して発生するフリーズ信号によりＯＮするスイッチ３８も１フレーム分の画像データの転送に必要な時間の後にＯＮからＯＦＦにしても良い。
【００４０】
この場合、位置データも当然必要であるが、磁場検出器２９の磁場検出による位置信号から位置データの算出に時間がかかる場合には、１フレーム分の画像データの転送に遅れて位置データをバッファ３４に転送するようにしても良い。或いは、磁場検出の信号を（位置算出装置８で位置データを生成する処理を行う事無く）デジタルのデータに変換して、１フレーム分の画像データの転送時にバッファ３４に転送し、バッファ３４に格納された磁場検出のデータに対して位置算出手段が位置データを生成するようにしても良い。
【００４１】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態を図４及び図５を参照して説明する。図４は本発明の第２の実施の形態における超音波プローブの操作部の構成を示し、図５は位置算出装置の構成を示す。
【００４２】
第１の実施の形態では磁気発生器２４に励起信号を印加するスイッチ２７が位置算出装置８内に設けていたが、本実施の形態では超音波プローブ２内、より具体的には操作部１２内に設けたものである。
【００４３】
図４に示すように磁場発生器２４に接続される信号線２６には操作部１２内でスイッチ２７が介挿されてコード１４側へと延出され、図５に示すようにコネクタ１６を介して位置算出装置８に接続される。このスイッチ２７はフリーズ信号によってＯＦＦからＯＮされる。
【００４４】
また、図５に示すようにコネクタ１６が接続される位置算出装置８内では励起信号を伝達する信号線２６は発振器２８に接続される。つまり、図３におけるスイッチ２７を図４に示すように操作部１２内に設けた構成となっている。
その他は第１の実施の形態と同様の構成である。
【００４５】
本実施の形態の作用はスイッチ２７が設けられた位置（場所）が異なるのみで、第１実施の形態と同じ作用となる。
本実施の形態は超音波プローブ２と位置算出装置８とを接続するコード１４内に挿通される信号線の本数を低減できる。その他は第１の実施の形態と同様の効果を有する。
【００４６】
（変形例）
応用例として超音波３次元画像処理を行う場合のみについて説明したが、特開昭６２−６８４４２号のように、モニタのボディーマーク上にプローブの位置、配向を重畳表示させるような応用例に本実施の形態の構成を適用しても良い。
【００４７】
（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態を図６、図７、図８を参照して説明する。図６は本発明の第３の実施の形態の超音波診断装置の全体構成を示し、図７は超音波プローブの操作部の構成を示し、図８は位置検出装置の構成を示す。
【００４８】
図１に示す超音波診断装置１Ａにおいては、フリーズ・レリーズスイッチ２２の操作に同期して磁場発生器２４に励起信号を印加して、磁場を発生させると共に、位置検出を行うようにしていたが、本実施の形態では回転信号に同期して磁場発生器２４に励起信号を印加して、磁場を発生させると共に、位置検出を行うようにしている。
【００４９】
図６に示す第３の実施の形態の超音波診断装置１Ｃは、生体内に挿入される超音波プローブ２と、この超音波プローブ２が接続され、超音波プローブ２に内蔵された超音波振動子を駆動及び、信号処理等を行う超音波観測装置３と、この超音波観測装置３と接続され、超音波画像の表示を行う観測モニタ４と、超音波観測装置３と接続され、画像処理を行う超音波画像処理装置６と、この超音波画像処理装置６と接続され、超音波画像の表示を行うモニタ７と、超音波プローブ２が接続され、超音波プローブ２の所定位置を検出する位置算出装置８とから構成される。
【００５０】
図７に示すように超音波プローブ２の操作部１２内のフレキシブルシャフト１８の後端が接続されるモータ１９の回転軸にはギヤ４１が取り付けられ、このギヤ４１に噛合するギヤ４２はロータリエンコーダ４３の回転軸に接続されており、ロータリエンコーダ４３はモータ１９の回転を検出して、回転信号を出力する。
【００５１】
この回転信号は信号線４４を介して（図６に示すように）コード１３の末端のコネクタ１５が接続される超音波観測装置３と、コード１４の末端のコネクタ１６が接続される位置算出装置８とに伝達される。
【００５２】
超音波観測装置３ではこの回転信号に同期して、メモリへの画像データの記憶等の処理を行うと共に、この回転信号を超音波観測装置３からさらに超音波画像処理装置６に伝達する。
【００５３】
図８に示すように、位置算出装置８では回転信号により発振器２８に接続されたスイッチ２７の開閉を制御する。より、具体的には、回転信号により、スイッチ２７をＯＦＦからＯＮする。図８の位置算出装置８は図３の位置算出装置８において、スイッチ２７がフリーズ信号でなく、回転信号で開閉される構成になっている。
【００５４】
また、図６に示すように超音波画像処理装置６では回転信号により超音波観測装置３からの画像データ及び位置算出装置８からの位置データが入力されるバッファ３４の入力端に設けたスイッチ３８の開閉を制御する。より、具体的には、回転信号により、スイッチ３８をＯＦＦからＯＮする。
【００５５】
その他の構成は第１の実施の形態と同様の構成であり、同じ構成要素には同じ符号を付け、その説明を省略する。
【００５６】
次に本実施の形態の作用を説明する。
超音波振動子１７は、モータ１９、フレキシブルシャフト１８の回転によって生体内のラジアルスキャンを行う。
【００５７】
ロータリエンコーダ４３の回転軸は、モータ１９の回転軸とギヤ４２、４１を介して連動して回転する。そして、ロータリーエンコーダ４３は、例えば、モータの１回転する毎にクロック状の回転信号を位置算出装置８と超音波観測装置３に送信する。
【００５８】
位置算出装置８は、回転信号の入力があったときにスイッチ２７をＯＮにして励起信号を磁場発生器２４に送信する。
そして、磁場発生器２４は、位置算出装置８からの交流の励起信号により磁場を発生する。
【００５９】
磁場発生器２４の発生する磁場は磁場検出器２９で検出され、位置信号を生成する。
この位置信号は、位置信号算出装置８内の位置算出回路３１で超音波プローブ２の先端の位置と配向を示すデジタルの位置データに変換され、超音波画像処理装置６に送信される。
【００６０】
また、超音波振動子１７からのエコー信号は、超音波観測装置３で信号処理され、デジタルの画像データに変換され、超音波画像処理装置６に送信される。
【００６１】
１画像分、すなわちラジアルスキャン１回分の画像データは、回転信号の入力があったときに、バッファ３４に入力し記憶される。
【００６２】
超音波画像処理装置６内のＣＰＵ３２は、バッファ３４に記憶された画像データに対応した３Ｄメモリ３５のアドレスに格納する。こうして、ラジアルスキャンを行いながら、使用者が超音波プローブ２の先端の位置や角度を少しずつ変えることで超音波３次元画像データが構成され、３Ｄメモリ３５に記憶される。
【００６３】
画像処理回路３６は、３Ｄメモリ３５内の超音波３次元画像データより超音波３次元画像を作成し、超音波３次元画像は表示回路３７にてＤ／Ａ変換等の処理を経てモニタ７に表示される。この処理は特願平０９−２８３９１５号等、公知の方法で行う。
【００６４】
本実施の形態は以下の効果を有する。
位置算出装置８は、ロータリエンコーダ４３からの回転信号の入力があったときのみ、磁場発生器２４を駆動するので、位置検出が不必要なときに、磁気発生器２４を駆動することがなく位置検出系の電力供給効率が向上する。
【００６５】
また、磁場は磁場発生器２４周囲の磁性体や導電体の配置に敏感に変化するため、例えばフレキシブルシャフト１８が導電体等を含んで構成されているようなときに、上記のような構成にすると、いつもフレキシブルシャフト１８が同じ回転角度になったときに磁場発生器２４が磁場を発生するため、磁場のゆらぎが少なく、位置データをいつもほぼ同じ条件で取得することができる。
【００６６】
本実施の形態では、回転信号に同期させ、モータ１９の一回転につきスイッチ２７、３８を一回開閉するように構成したが、例えば信号線４４の途中でロータリエンコーダ４３の出力の直近に、回転信号のクロックを計数し適当なカウント値でクロックを出力するカウンタを設け、スイッチ２７、３８の開閉をこのクロックに同期させるように構成しても良いことは勿論である。
【００６７】
このように構成することによって、スイッチの開閉動作を数回転につき一回行うよう間引くことができる。モータ１９の回転は使用者が超音波プローブ２の先端の位置や角度を変える速度より速いため、本当に必要な画像データや位置データを適当な間隔で得ることができる。また、バッファ３４や３Ｄメモリ３５の容量の節約にもなる。
【００６８】
（変形例）
超音波３次元画像処理を行う場合のみについて説明したが、特開昭６２−６８４４２号公報のように、モニタのボディーマーク上にプローブの位置、配向を重畳表示させるような応用例に本実施の形態の構成を適用しても良い。
【００６９】
（第４の実施の形態）
次に本発明の第４の実施の形態を図９及び図１０を参照して説明する。図９は本発明の第４の実施の形態の超音波診断装置の全体構成を示し、図１０は３Ｄメモリの構造を示す。
【００７０】
図９に示す第４の実施の形態の超音波診断装置１Ｄは図６の超音波診断装置１Ｃにおいて、さらに周期性体動を検出する手段を設け、この手段により生成されたゲート信号に同期して超音波３次元画像データの構築を行うようにするものである。
【００７１】
具体的には、この超音波診断装置１Ｄでは、周期性体動として例えば心電波形を検出する電極５１と、この電極５１により検出された体動信号は位相検出装置５２に入力され、体動信号における所定の位相を検出するとパルス状のゲート信号を発生し、このゲート信号は超音波画像処理装置６のスイッチ３８をＯＦＦからＯＮに開閉制御するようにしている。
【００７２】
なお、本実施の形態では、磁場発生器２４への励起信号のＯＮ／ＯＦＦを（図６の超音波診断装置１Ｃで行っていた）回転信号で制御しないで、常時磁場発生器２４へ励起信号を印加している。その他の構成は第３の実施の形態と同様である。
【００７３】
次に本実施の形態の作用を説明する。
（ａ）超音波振動子１７からのエコー信号は超音波観測装置３でデジタルの画像データに変換され、超音波画像処理装置６に送信される。
【００７４】
（ｂ）磁場発生器２４は、位置算出装置８からの励起信号により磁場を発生する。磁場検出器２９は、磁場発生器２４が発生する磁場を検出し、位置信号を生成する。この位置信号は、位置算出装置８内の位置算出回路３１で超音波プローブ２の先端の位置と配向を示すデジタルの位置データに変換され、超音波画像処理装置６に送信される。
【００７５】
（ｃ）電極５１からの例えば生体の心電等の周期性の信号は、体動信号として、位相検出装置５２に入力し、その位相が検出される。
（ｄ）この位相検出装置５２は、特定の位相の時にのみ、ゲート信号を超音波画像処理装置６に送信する。
【００７６】
超音波画像処理装置６内のスイッチ３８はゲート信号が入力したときのみ閉じるため、特定の体動位相の画像データ、位置データがバッファ３４に記憶される。
（ｅ）ＣＰＵ３２は、バッファ３４に記憶された画像データを、位置データに対応して図１０に示すように３次元的にメモリを配置したような構成にした３Ｄメモリ３５のアドレスに格納する。
【００７７】
これらの（ａ）〜（ｅ）の動作を繰り返すことで、超音波３次元画像データが構成され、３Ｄメモリ３５に記憶される。
（ｆ）画像処理回路３６は３Ｄメモリ３５内の超音波３次元画像データより超音波３次元画像を作成し、表示回路３７にてＤ／Ａ変換等の処理を経て、モニタ７に表示される。処理は、特願平０９−２８３９１５号等、公知の方法で行う。
【００７８】
本実施の形態では、特定の体動位相のみを選択して、超音波３次元画像データを構成したため、歪みのない正確な超音波３次元画像データを抽出される。従って、歪みの少ない超音波３次元画像を表示できる。
【００７９】
なお、上述した各実施の形態等を変形したり、部分的に組み合わせる等して構成される実施の形態等も本発明に属する。
例えば第１の実施の形態と第３の実施の形態とを組み合わせて、フリーズ・レリーズスイッチ２２が操作された場合のフリーズ信号と回転信号との論理積（フリーズ信号と回転信号とをアンド回路を通して得る）得るような信号で、スイッチ２７、３８をＯＦＦからＯＮにするようにしても良い。
【００８０】
より具体的に説明すると、通常はスイッチ２７、３８はＯＦＦとし、フリーズ・レリーズスイッチ２２が操作された場合にフリーズ信号を発生し、さらにこのフリーズ信号中における回転信号が出力されるタイミングの信号（以下、タイミング信号という）により、モータ１９の回転の停止、フリーズ画の生成（メモリの書き込み一時禁止）、スイッチ２７、３８のＯＦＦからＯＮを行うようにしても良い。
【００８１】
このようにすると、使用者がフリーズ画の表示或いは記録の指示を行った操作時に、その操作時におけるいつも同じ回転状態になったタイミングで磁場を発生するので、磁場の発生条件を揃えることができ、より精度が高い位置検出を行うことができる。また、省電力で位置検出を行うことができる。
【００８２】
また、例えば第１の実施の形態と第４の実施の形態とを組み合わせて、フリーズ・レリーズスイッチ２２が操作された場合のフリーズ信号と周期性体動信号の位相検出装置５２の出力信号との論理積を得るような信号で、スイッチ２７、３８をＯＦＦからＯＮにするようにしても良い。
【００８３】
より具体的に説明すると、通常はスイッチ２７、３８はＯＦＦとし、フリーズ・レリーズスイッチ２２が操作された場合にフリーズ信号を発生し、さらにこのフリーズ信号中における位相検出装置５２により心電波形が特定の位相に達したタイミングの信号（以下、タイミング信号という）により、モータ１９の回転の停止、フリーズ画の生成（メモリの書き込み一時禁止）、スイッチ２７、３８のＯＦＦからＯＮを行うようにしても良い。この場合、位相検出装置５２により検出する特定の位相は例えば心電波形の変化が小さい位相或いは波形変化がほぼ停止して動き始めるタイミングの位相等を検出する。
【００８４】
このようにすると、使用者がフリーズ画の表示或いは記録の指示を行った操作時に、その操作時における体動が小さい時或いは殆ど停止して体動が動く直前に得られた画像をフリーズすると共に、磁場を発生させるので、得られる超音波画像データは体動の影響の少ない画質が良いフリーズ画の表示とか、３次元超音波画像を得ることができる。また、省電力で位置検出系を形成できる。
【００８５】
［付記］
１．超音波によるスキャンを行い生体の超音波画像を得る超音波プローブと、空間に磁場を張る磁場発生手段と、該磁場を検出する磁場検出手段と、検出した該磁場から前記超音波プローブの位置を算出し、位置データを得る位置算出手段と、前記磁場発生手段を駆動する駆動手段と、を有する超音波診断装置において、前記駆動手段を超音波画像の静止または記録を指示する指示信号及び前記スキャンに同期したスキャン信号との少なくとも一方に同期して磁場発生手段を駆動することを特徴とする超音波診断装置。
【００８６】
２．付記１において、前記駆動手段は前記指示信号及びスキャン信号の論理積の信号で駆動する。
３．付記１において、前記駆動手段は前記指示信号及び生体が行う周期性体動の特定の位相を検出した信号の論理積の信号で駆動する。
【００８７】
４．超音波によるスキャンを行い生体の超音波画像を得る超音波プローブと、該超音波画像の静止または記録を指示する入力手段と、空間に磁場を張る磁場発生手段と、該磁場を検出する磁場検出手段と、検出した該磁場から前記超音波プローブの位置を算出し、位置データを得る位置算出手段と、前記磁場発生手段を駆動する駆動手段と、を設けた超音波診断装置において、
前記駆動手段が、前記入力手段の入力に同期して磁場発生手段を駆動したことを特徴とする超音波診断装置。
【００８８】
５．超音波によるスキャンを行い生体の超音波画像を得る超音波プローブと、該スキャンを１回行うごとにスキャン信号を生成するスキャン信号生成手段と、空間に磁場を張る磁場発生手段と、該磁場を検出する磁場検出手段と、検出した該磁場から前記超音波プローブの位置を算出し、位置データを得る位置算出手段と、前記磁場発生手段を駆動する駆動手段と、を設けた超音波診断装置において、
前記駆動手段が、該スキャン信号に同期して磁場発生手段を駆動したことを特徴とする超音波診断装置。
【００８９】
６．生体に超音波を送受波して生体の連続した複数の超音波画像データを得る超音波プローブと、前記超音波プローブの位置を検出し、位置データを作成する位置検出手段と、該超音波画像データと、該位置データとを記憶し、超音波３次元画像データを構成するデータ構成手段と、を設けた超音波診断装置において、
前記データ構成手段が、生体が行う周期性体動の特定の位相のデータのみから該超音波３次元画像データを構成することを特徴とする超音波診断装置。
７．付記６において、前記周期性体動が心電であること。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、超音波によるスキャンを行い生体の超音波画像を得る超音波プローブと、空間に磁場を張る磁場発生手段と、該磁場を検出する磁場検出手段と、検出した該磁場から前記超音波プローブの位置を算出し、位置データを得る位置算出手段と、前記磁場発生手段を駆動する駆動手段と、を有する超音波診断装置において、
前記駆動手段を超音波画像の静止または記録を指示する指示信号及び前記スキャンに同期したスキャン信号との少なくとも一方に同期して磁場発生手段を駆動するようにしているので、磁場発生手段を常時駆動する場合よりも電力消費を少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の超音波診断装置の全体構成を示す図。
【図２】超音波プローブの操作部の構成を示す図。
【図３】位置検出装置の構成を示す図。
【図４】本発明の第２の実施の形態における超音波プローブの操作部の構成を示す図。
【図５】位置検出装置の構成を示す図。
【図６】本発明の第３の実施の形態の超音波診断装置の全体構成を示す図。
【図７】超音波プローブの操作部の構成を示す図。
【図８】位置検出装置の構成を示す図。
【図９】本発明の第４の実施の形態の超音波診断装置の全体構成を示す図。
【図１０】３Ｄメモリの構成図。
【符号の説明】
１Ａ…超音波診断装置
２…超音波プローブ
３…超音波観測装置
４…観測モニタ
５…ビデオプリンタ
６…超音波画像処理装置
７…モニタ
８…位置算出装置
１１…挿入部
１２…操作部
１３，１４…コード
１５，１６…コネクタ
１７…超音波振動子
１８…フレキシブルシャフト
１９…モータ
２２…フリーズ・レリーズスイッチ
２４…磁場発生器
２５…コイル
２７…スイッチ
２８…発振器
２９…磁場検出器
３０…コイル
３１…位置算出回路
３２…ＣＰＵ
３４…バッファ
３５…３Ｄメモリ
３６…画像処理回路
３７…表示回路
３８…スイッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波プローブにより超音波スキャンを行い、超音波断層像を得る超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、超音波を生体にスキャンして超音波画像を得る超音波診断装置は生体の診断等に広く用いられるようになった。
この場合、得られた超音波画像がどの位置に対するものであるか分かるように位置検出機能を備えたものがある。
【０００３】
例えば、特開昭６２−６８４４２号公報では、体外式の超音波診断装置において、位置検出器として磁気コイルを励振し、ボディマーク上にプローブの位置、配向を重畳表示させるようにしたものが開示されている。
また、特開平６−２６１９００号公報では、超音波３次元画像処理を行う際、磁気コイルを常に励振し続けるようにしたものを開示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来例では励振するための電流を不必要に流していたため、電力が無駄になる欠点があった。また、超音波画像上にノイズとなって画質を低下させる場合もある。
【０００５】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、位置検出を省電力で可能とする超音波診断装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の超音波診断装置は、超音波によるスキャンを行い生体の超音波画像を得る超音波プローブと、空間に磁場を張る磁場発生手段と、該磁場を検出する磁場検出手段と、検出した該磁場から前記超音波プローブの位置を算出し、位置データを得る位置算出手段と、前記磁場発生手段を駆動する駆動手段と、を備え、
前記駆動手段は超音波画像の静止または記録を指示する指示信号及び前記スキャンに同期したスキャン信号との少なくとも一方に同期して磁場発生手段を駆動することにより、磁場発生手段を常時駆動する場合よりも電力消費を少なくできるようにしている。
請求項２に記載の超音波診断装置は、超音波によるスキャンを行い生体の超音波画像を得る超音波プローブと、該超音波画像の静止または記録を指示する入力手段と、空間に磁場を張る磁場発生手段と、該磁場を検出する磁場検出手段と、検出した該磁場から前記超音波プローブの位置を算出し、位置データを得る位置算出手段と、前記磁場発生手段を駆動する駆動手段と、を備え、
前記駆動手段が、前記入力手段の入力に同期して磁場発生手段を駆動したことを特徴とする。
請求項３に記載の超音波診断装置は、超音波によるスキャンを行い生体の超音波画像を得る超音波プローブと、該スキャンを１回行うごとにスキャン信号を生成するスキャン信号生成手段と、空間に磁場を張る磁場発生手段と、該磁場を検出する磁場検出手段と、検出した該磁場から前記超音波プローブの位置を算出し、位置データを得る位置算出手段と、前記磁場発生手段を駆動する駆動手段と、を備え、
前記駆動手段が、該スキャン信号に同期して磁場発生手段を駆動したことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１ないし図３は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は本発明の第１の実施の形態の超音波診断装置の全体構成を示し、図２は超音波プローブの操作部の構成を示し、図３は位置検出装置の構成を示す。
【０００８】
図１に示す本発明の第１の実施の形態の超音波診断装置１は生体内に挿入される超音波プローブ２と、この超音波プローブ２が接続され、超音波プローブ２に内蔵された超音波振動子を駆動及び、信号処理等を行う超音波観測装置３と、この超音波観測装置３と接続され、超音波画像の表示を行う観測モニタ４と、超音波画像をプリントするビデオプリンタ５と、超音波観測装置３と接続され、画像処理を行う超音波画像処理装置６と、この超音波画像処理装置６と接続され、超音波画像の表示を行うモニタ７と、超音波プローブ２が接続され、超音波プローブ２の所定位置を検出する位置算出装置８とから構成される。
【０００９】
超音波プローブ２は体腔内に挿入される細長の挿入部１１とその後端に設けられた操作部１２とを有し、操作部１２から延出された例えば２本のコード１３、１４（図２参照）の端部に設けたコネクタ１５、１６はそれぞれ超音波観測装置３と位置算出装置８に着脱自在で接続される。
【００１０】
挿入部１１の先端部には超音波振動子１７が収納され、この超音波振動子１７は挿入部１１内に挿通されたフレキシブルシャフト１８の先端に取り付けられ、このフレキシブルシャフト１８の基端は図２に示すように操作部１２内に設けたモータ１９に接続されている。
【００１１】
そして、このモータ１９を回転させることによりその回転をフレキシブルシャフト１８で伝達し、このフレキシブルシャフト１８の先端に取り付けた超音波振動子１７を回転駆動するようにしている。
【００１２】
超音波振動子１７に接続されフレキシブルシャフト１８の中空部を挿通された信号線２１は操作部１２からさらにコード１３内を挿通され、超音波観測装置３内部の図示しない送受信回路に接続され、送受信回路から超音波振動子１７を駆動する送信信号が印加され、超音波振動子１７は回転駆動されながら超音波をフレキシブルシャフト１８の軸に垂直な方向に放射状に出射する。つまり、メカニカルにラジアルスキャン（ラジアル走査）する。
【００１３】
ラジアル走査された超音波の反射波は超音波振動子１７で受信されて電気信号に変換されてエコー信号となり、コード１３内の信号線２１により超音波観測装置３内部の図示しないで送受信回路に伝送される。そして、送受信回路等の信号処理系で増幅、検波、Ａ／Ｄ変換等されてメモリに画像データが一時格納され、さらにＤＳＣ等を経てビデオ信号に変換され、リアルタイムで観測モニタ４及びビデオプリンタ５に入力される。
【００１４】
また、図２に示すように操作部１２にはフリーズ・レリーズスイッチ２２が設けてあり、このスイッチ２２を押すとフリーズ信号が発生し、このフリーズ信号は信号線２３を介してモータ１９（より詳細にはモータ駆動回路）に印加されると共に、超音波観測装置３と、位置算出装置８とに入力される。モータ１９はフリーズ信号により回転を停止する。
【００１５】
また、超音波観測装置３では、フリーズ信号により、メモリに画像データの上書きを禁止して、フリーズ画に相当するビデオ信号を観測モニタ４及びビデオプリンタ５に出力する。従って、観測モニタ４にはフリーズ画が表示されることになる。また、ビデオプリンタ５にはフリーズ信号が（レリーズ信号として）印加され、フリーズ画をプリントする。このフリーズ信号は超音波観測装置３からさらに超音波画像処理装置６にも出力され、例えば３次元画像を生成する際の位置データに利用される。
【００１６】
また、挿入部１１の先端部には超音波振動子１７に近い位置に磁場発生器２４を形成する例えばコイル２５が取り付けてあり、このコイル２５に接続された信号線２６はコード１４内を挿通され、位置算出装置８と接続されている。このコイル２５は例えばソレノイドであり、そのソレノイドの向きは挿入部１１の軸方向に設定してあり、ソレノイドが発生する磁場を検出することにより、挿入部１１の軸方向の方位（配向）を検出できるようにしている。
【００１７】
位置算出装置８は具体的には図３に示すような構成であり、信号線２６はＯＮ／ＯＦＦスイッチ２７を介して発振器２８に接続され、スイッチ２７がＯＮされた時のみ発振器２８の発振信号が励起信号としてコイル２５に印加され、その周囲に磁場を張る。
【００１８】
また、位置算出装置８には磁場を検出する既知の位置に配置された磁場検出器２９が設けられており、この磁場検出器２９を形成する例えばコイル３０で検出された位置信号は位置算出装置８内部の位置算出回路３１に入力され、位置算出の処理を行い、位置データを生成し、この位置データを超音波画像処理装置６に出力する。磁場検出器２９或いはコイル３０は実際には複数の既知の位置に配置され、複数の位置信号から磁場発生器２４の３次元位置を検出できるようにしている。
【００１９】
図１に示すように超音波画像処理装置６内には、制御動作を行うＣＰＵ３２と、このＣＰＵ３２とバス３３で接続されたバッファ３４と、３次元画像データを格納する３Ｄメモリ３５と、３次元画像生成の処理を行う画像処理回路３６と、３次元画像データをＤ／Ａ変換等の表示のための処理を行い、モニタ７にビデオを出力する表示回路３７と、バッファ３４に入力されるデータのＯＮ／ＯＦＦを行うスイッチ３８とを備えている。
【００２０】
そして、超音波観測装置３からの画像データと位置算出装置８からの位置データはＯＮされた場合のスイッチ３８を介してバッファ３４に入力されるようになっている。このスイッチ３４は超音波観測装置３を経て入力されるフリーズ信号でＯＦＦからＯＮされるように制御される。
【００２１】
そして、バッファ３４に格納された画像データを位置データに対応したアドレスで３Ｄメモリ３５に格納し、この３Ｄメモリ３５に格納された複数のフリーズ画の画像データに対して画像処理回路３６は３次元画像生成の処理を行い、表示回路３７を経てモニタ７に出力することにより３次元画像の表示を行うようにしている。
【００２２】
本実施の形態では、フリーズ画（静止画）を得たい場合或いはフリーズ画の記録を得たい場合にその指示を行う入力手段としてのフリーズ・レリーズスイッチ２２を操作した場合に発生するフリーズ信号（ビデオプリンタ５が接続されている場合にはフリーズ信号がレリーズ信号ともなる）により、フリーズ画の表示等を行うと共に、このフリーズ信号によりスイッチ２７をＯＦＦからＯＮして磁場発生器２４に磁場発生の励起信号（駆動信号）を印加して、磁場を発生させるようにしていることが特徴となっている。
【００２３】
次に本実施の形態の作用を説明する。
まず、フリーズ・レリーズスイッチ２２からの入力がないとき、すなわち、フリーズ信号が出力されないで、位置算出装置８のスイッチ２７及び超音波画像処理装置６のスイッチ３８が開いているときの動作を説明する。
【００２４】
超音波振動子１７は、モータ１９、フレキシブルシャフト１８の回転によって生体内のラジアルスキャンをメカニカルに行う。つまり、超音波振動子１７は超音波を挿入部１１の軸の周りに放射状に超音波を送出する。
【００２５】
音響インピーダンスの変化部分で反射された超音波は超音波振動子１７で受波されてエコー信号になり、このエコー信号は、超音波観測装置３に入力されて、ビデオ信号に変換され、超音波画像としてリアルタイムで観測モニタ４、ビデオプリンタ５に入力する。観測モニタ４は、超音波断層画像を表示する。
【００２６】
次にフリーズ・レリーズスイッチ２２が操作されて、フリーズ信号が位置算出装置８及び超音波画像処理装置６に入力され、内部のスイッチ２７及び３８を閉じる。
【００２７】
また、フリーズ信号は（モータ駆動回路に印加され）モータ１９の回転を停止させ、従って、ラジアルスキャンが停止する。
【００２８】
また、このフリーズ信号は超音波観測装置３に入力され、内部のメモリを書き込み禁止状態にしてその書き込み禁止直前にメモリに書き込まれた画像データを繰り返し読み出すことになり、従って観測モニタ４には、静止画（フリーズ操作前のラジアルスキャンで得た超音波画像データ１枚）の超音波断層画像を表示する。
また、ビデオプリンタ５は、フリーズ信号がレリーズ信号として作用し、この入力でフリーズ状態の超音波画像を印刷する。
【００２９】
また、フリーズ信号によりスイッチ２７がＯＮすることにより、発振器２８で発振された交流の励起信号が磁場発生器２４のコイル２５に印加され、コイル２５の周囲に磁場を張る。
この磁場は磁場検出器２９のコイル３０で検出され、検出された磁場の強度等を示す信号が磁場発生器２４の位置に対応する位置信号として位置算出回路３１に入力される。
【００３０】
この位置信号は、位置算出回路３１で超音波プローブ２の先端の位置と超音波プローブ２の長手方向の配向（方位）を示すデジタルの位置データに変換され、超音波画像処理装置６に送信される。
【００３１】
この超音波画像処理装置６には超音波振動子１７からのエコー信号に対し、超音波観測装置３によって信号処理されたデジタルの画像データも送信されてくる。
【００３２】
そして、スイッチ３８がフリーズ信号によりＯＮされるので、位置データ及び画像データはバッファ３４に一時記憶される。
【００３３】
超音波画像処理装置６内のＣＰＵ３２は、バッファ３４に記憶された画像データを、位置データに対応した３Ｄメモリ３５のアドレスに格納する。
【００３４】
術者等の使用者は例えば超音波プローブ２の挿入部１１を生体内に少しづつ挿入したり、先端の位置や角度を少しずつ変えながら、フリーズ・レリーズスイッチ２２のＯＮ／ＯＦＦ動作を繰り返すことで超音波３次元画像データが構成され、３Ｄメモリ３５に記憶される。
【００３５】
画像処理回路３６は３Ｄメモリ３５内の超音波３次元画像データより超音波３次元画像を作成し、作成された超音波３次元画像は表示回路３７にてＤ／Ａ等の処理を経てビデオ信号がモニタ７に入力され、モニタ画面に超音波３次元画像を表示する。この処理は特願平０９−２８３９１５号等、公知の方法で行う。
【００３６】
本実施の形態は以下の効果を有する。
位置算出装置８は、フリーズ・レリーズスイッチ２２からのフリーズ信号の入力があった時のみ、磁場発生器２４を駆動して磁場を発生させるようにしているので、位置検出が不必要な時には、磁場発生器２４を駆動することがなくその分消費電力を削減でき、位置検出系の電力使用を効率的（有効）に行うことができる。つまり、位置検出を省電力で行うことができる。
【００３７】
また、観測モニタ４に表示される超音波画像、ビデオプリンタ５で印刷される超音波画像や、３Ｄメモリ３５内の超音波３次元画像データ、モニタ７に表示される超音波３次元画像には位置検出系に由来するノイズの影響を少なくできる。つまり、フリーズ・レリーズスイッチ２２を操作した時のみフリーズ信号を発生して、励起信号を磁場発生器２４に流すが、この時には既にフリーズ画の画像データは生成されており、（この時には）単にデジタルの画像データの転送等が行われるので、励起信号或いは磁場によるノイズの影響は少ない。
【００３８】
なお、本実施の形態ではフリーズ・レリーズスイッチ２２を操作して発生するフリーズ信号によりスイッチ２７がＯＮされて、磁場発生器２４が発生する磁場を磁場検出器２９で検出して位置算出装置８で位置データを生成すると共に、ＯＮされたスイッチ３８を経て超音波観測装置３から１フレーム分の画像データと位置データとをバッファ３４に転送するようにしているが、（フリーズ・レリーズスイッチ２２を押す操作が継続して行われていても）スイッチ２７を磁場検出器２９が磁場検出を行うのに必要な時間の後にＯＮからＯＦＦにしても良い。
【００３９】
また、フリーズ・レリーズスイッチ２２を操作して発生するフリーズ信号によりＯＮするスイッチ３８も１フレーム分の画像データの転送に必要な時間の後にＯＮからＯＦＦにしても良い。
【００４０】
この場合、位置データも当然必要であるが、磁場検出器２９の磁場検出による位置信号から位置データの算出に時間がかかる場合には、１フレーム分の画像データの転送に遅れて位置データをバッファ３４に転送するようにしても良い。或いは、磁場検出の信号を（位置算出装置８で位置データを生成する処理を行う事無く）デジタルのデータに変換して、１フレーム分の画像データの転送時にバッファ３４に転送し、バッファ３４に格納された磁場検出のデータに対して位置算出手段が位置データを生成するようにしても良い。
【００４１】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態を図４及び図５を参照して説明する。図４は本発明の第２の実施の形態における超音波プローブの操作部の構成を示し、図５は位置算出装置の構成を示す。
【００４２】
第１の実施の形態では磁気発生器２４に励起信号を印加するスイッチ２７が位置算出装置８内に設けていたが、本実施の形態では超音波プローブ２内、より具体的には操作部１２内に設けたものである。
【００４３】
図４に示すように磁場発生器２４に接続される信号線２６には操作部１２内でスイッチ２７が介挿されてコード１４側へと延出され、図５に示すようにコネクタ１６を介して位置算出装置８に接続される。このスイッチ２７はフリーズ信号によってＯＦＦからＯＮされる。
【００４４】
また、図５に示すようにコネクタ１６が接続される位置算出装置８内では励起信号を伝達する信号線２６は発振器２８に接続される。つまり、図３におけるスイッチ２７を図４に示すように操作部１２内に設けた構成となっている。
その他は第１の実施の形態と同様の構成である。
【００４５】
本実施の形態の作用はスイッチ２７が設けられた位置（場所）が異なるのみで、第１実施の形態と同じ作用となる。
本実施の形態は超音波プローブ２と位置算出装置８とを接続するコード１４内に挿通される信号線の本数を低減できる。その他は第１の実施の形態と同様の効果を有する。
【００４６】
（変形例）
応用例として超音波３次元画像処理を行う場合のみについて説明したが、特開昭６２−６８４４２号のように、モニタのボディーマーク上にプローブの位置、配向を重畳表示させるような応用例に本実施の形態の構成を適用しても良い。
【００４７】
（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態を図６、図７、図８を参照して説明する。図６は本発明の第３の実施の形態の超音波診断装置の全体構成を示し、図７は超音波プローブの操作部の構成を示し、図８は位置検出装置の構成を示す。
【００４８】
図１に示す超音波診断装置１Ａにおいては、フリーズ・レリーズスイッチ２２の操作に同期して磁場発生器２４に励起信号を印加して、磁場を発生させると共に、位置検出を行うようにしていたが、本実施の形態では回転信号に同期して磁場発生器２４に励起信号を印加して、磁場を発生させると共に、位置検出を行うようにしている。
【００４９】
図６に示す第３の実施の形態の超音波診断装置１Ｃは、生体内に挿入される超音波プローブ２と、この超音波プローブ２が接続され、超音波プローブ２に内蔵された超音波振動子を駆動及び、信号処理等を行う超音波観測装置３と、この超音波観測装置３と接続され、超音波画像の表示を行う観測モニタ４と、超音波観測装置３と接続され、画像処理を行う超音波画像処理装置６と、この超音波画像処理装置６と接続され、超音波画像の表示を行うモニタ７と、超音波プローブ２が接続され、超音波プローブ２の所定位置を検出する位置算出装置８とから構成される。
【００５０】
図７に示すように超音波プローブ２の操作部１２内のフレキシブルシャフト１８の後端が接続されるモータ１９の回転軸にはギヤ４１が取り付けられ、このギヤ４１に噛合するギヤ４２はロータリエンコーダ４３の回転軸に接続されており、ロータリエンコーダ４３はモータ１９の回転を検出して、回転信号を出力する。
【００５１】
この回転信号は信号線４４を介して（図６に示すように）コード１３の末端のコネクタ１５が接続される超音波観測装置３と、コード１４の末端のコネクタ１６が接続される位置算出装置８とに伝達される。
【００５２】
超音波観測装置３ではこの回転信号に同期して、メモリへの画像データの記憶等の処理を行うと共に、この回転信号を超音波観測装置３からさらに超音波画像処理装置６に伝達する。
【００５３】
図８に示すように、位置算出装置８では回転信号により発振器２８に接続されたスイッチ２７の開閉を制御する。より、具体的には、回転信号により、スイッチ２７をＯＦＦからＯＮする。図８の位置算出装置８は図３の位置算出装置８において、スイッチ２７がフリーズ信号でなく、回転信号で開閉される構成になっている。
【００５４】
また、図６に示すように超音波画像処理装置６では回転信号により超音波観測装置３からの画像データ及び位置算出装置８からの位置データが入力されるバッファ３４の入力端に設けたスイッチ３８の開閉を制御する。より、具体的には、回転信号により、スイッチ３８をＯＦＦからＯＮする。
【００５５】
その他の構成は第１の実施の形態と同様の構成であり、同じ構成要素には同じ符号を付け、その説明を省略する。
【００５６】
次に本実施の形態の作用を説明する。
超音波振動子１７は、モータ１９、フレキシブルシャフト１８の回転によって生体内のラジアルスキャンを行う。
【００５７】
ロータリエンコーダ４３の回転軸は、モータ１９の回転軸とギヤ４２、４１を介して連動して回転する。そして、ロータリーエンコーダ４３は、例えば、モータの１回転する毎にクロック状の回転信号を位置算出装置８と超音波観測装置３に送信する。
【００５８】
位置算出装置８は、回転信号の入力があったときにスイッチ２７をＯＮにして励起信号を磁場発生器２４に送信する。
そして、磁場発生器２４は、位置算出装置８からの交流の励起信号により磁場を発生する。
【００５９】
磁場発生器２４の発生する磁場は磁場検出器２９で検出され、位置信号を生成する。
この位置信号は、位置信号算出装置８内の位置算出回路３１で超音波プローブ２の先端の位置と配向を示すデジタルの位置データに変換され、超音波画像処理装置６に送信される。
【００６０】
また、超音波振動子１７からのエコー信号は、超音波観測装置３で信号処理され、デジタルの画像データに変換され、超音波画像処理装置６に送信される。
【００６１】
１画像分、すなわちラジアルスキャン１回分の画像データは、回転信号の入力があったときに、バッファ３４に入力し記憶される。
【００６２】
超音波画像処理装置６内のＣＰＵ３２は、バッファ３４に記憶された画像データに対応した３Ｄメモリ３５のアドレスに格納する。こうして、ラジアルスキャンを行いながら、使用者が超音波プローブ２の先端の位置や角度を少しずつ変えることで超音波３次元画像データが構成され、３Ｄメモリ３５に記憶される。
【００６３】
画像処理回路３６は、３Ｄメモリ３５内の超音波３次元画像データより超音波３次元画像を作成し、超音波３次元画像は表示回路３７にてＤ／Ａ変換等の処理を経てモニタ７に表示される。この処理は特願平０９−２８３９１５号等、公知の方法で行う。
【００６４】
本実施の形態は以下の効果を有する。
位置算出装置８は、ロータリエンコーダ４３からの回転信号の入力があったときのみ、磁場発生器２４を駆動するので、位置検出が不必要なときに、磁気発生器２４を駆動することがなく位置検出系の電力供給効率が向上する。
【００６５】
また、磁場は磁場発生器２４周囲の磁性体や導電体の配置に敏感に変化するため、例えばフレキシブルシャフト１８が導電体等を含んで構成されているようなときに、上記のような構成にすると、いつもフレキシブルシャフト１８が同じ回転角度になったときに磁場発生器２４が磁場を発生するため、磁場のゆらぎが少なく、位置データをいつもほぼ同じ条件で取得することができる。
【００６６】
本実施の形態では、回転信号に同期させ、モータ１９の一回転につきスイッチ２７、３８を一回開閉するように構成したが、例えば信号線４４の途中でロータリエンコーダ４３の出力の直近に、回転信号のクロックを計数し適当なカウント値でクロックを出力するカウンタを設け、スイッチ２７、３８の開閉をこのクロックに同期させるように構成しても良いことは勿論である。
【００６７】
このように構成することによって、スイッチの開閉動作を数回転につき一回行うよう間引くことができる。モータ１９の回転は使用者が超音波プローブ２の先端の位置や角度を変える速度より速いため、本当に必要な画像データや位置データを適当な間隔で得ることができる。また、バッファ３４や３Ｄメモリ３５の容量の節約にもなる。
【００６８】
（変形例）
超音波３次元画像処理を行う場合のみについて説明したが、特開昭６２−６８４４２号公報のように、モニタのボディーマーク上にプローブの位置、配向を重畳表示させるような応用例に本実施の形態の構成を適用しても良い。
【００６９】
（第４の実施の形態）
次に本発明の第４の実施の形態を図９及び図１０を参照して説明する。図９は本発明の第４の実施の形態の超音波診断装置の全体構成を示し、図１０は３Ｄメモリの構造を示す。
【００７０】
図９に示す第４の実施の形態の超音波診断装置１Ｄは図６の超音波診断装置１Ｃにおいて、さらに周期性体動を検出する手段を設け、この手段により生成されたゲート信号に同期して超音波３次元画像データの構築を行うようにするものである。
【００７１】
具体的には、この超音波診断装置１Ｄでは、周期性体動として例えば心電波形を検出する電極５１と、この電極５１により検出された体動信号は位相検出装置５２に入力され、体動信号における所定の位相を検出するとパルス状のゲート信号を発生し、このゲート信号は超音波画像処理装置６のスイッチ３８をＯＦＦからＯＮに開閉制御するようにしている。
【００７２】
なお、本実施の形態では、磁場発生器２４への励起信号のＯＮ／ＯＦＦを（図６の超音波診断装置１Ｃで行っていた）回転信号で制御しないで、常時磁場発生器２４へ励起信号を印加している。その他の構成は第３の実施の形態と同様である。
【００７３】
次に本実施の形態の作用を説明する。
（ａ）超音波振動子１７からのエコー信号は超音波観測装置３でデジタルの画像データに変換され、超音波画像処理装置６に送信される。
【００７４】
（ｂ）磁場発生器２４は、位置算出装置８からの励起信号により磁場を発生する。磁場検出器２９は、磁場発生器２４が発生する磁場を検出し、位置信号を生成する。この位置信号は、位置算出装置８内の位置算出回路３１で超音波プローブ２の先端の位置と配向を示すデジタルの位置データに変換され、超音波画像処理装置６に送信される。
【００７５】
（ｃ）電極５１からの例えば生体の心電等の周期性の信号は、体動信号として、位相検出装置５２に入力し、その位相が検出される。
（ｄ）この位相検出装置５２は、特定の位相の時にのみ、ゲート信号を超音波画像処理装置６に送信する。
【００７６】
超音波画像処理装置６内のスイッチ３８はゲート信号が入力したときのみ閉じるため、特定の体動位相の画像データ、位置データがバッファ３４に記憶される。
（ｅ）ＣＰＵ３２は、バッファ３４に記憶された画像データを、位置データに対応して図１０に示すように３次元的にメモリを配置したような構成にした３Ｄメモリ３５のアドレスに格納する。
【００７７】
これらの（ａ）〜（ｅ）の動作を繰り返すことで、超音波３次元画像データが構成され、３Ｄメモリ３５に記憶される。
（ｆ）画像処理回路３６は３Ｄメモリ３５内の超音波３次元画像データより超音波３次元画像を作成し、表示回路３７にてＤ／Ａ変換等の処理を経て、モニタ７に表示される。処理は、特願平０９−２８３９１５号等、公知の方法で行う。
【００７８】
本実施の形態では、特定の体動位相のみを選択して、超音波３次元画像データを構成したため、歪みのない正確な超音波３次元画像データを抽出される。従って、歪みの少ない超音波３次元画像を表示できる。
【００７９】
なお、上述した各実施の形態等を変形したり、部分的に組み合わせる等して構成される実施の形態等も本発明に属する。
例えば第１の実施の形態と第３の実施の形態とを組み合わせて、フリーズ・レリーズスイッチ２２が操作された場合のフリーズ信号と回転信号との論理積（フリーズ信号と回転信号とをアンド回路を通して得る）得るような信号で、スイッチ２７、３８をＯＦＦからＯＮにするようにしても良い。
【００８０】
より具体的に説明すると、通常はスイッチ２７、３８はＯＦＦとし、フリーズ・レリーズスイッチ２２が操作された場合にフリーズ信号を発生し、さらにこのフリーズ信号中における回転信号が出力されるタイミングの信号（以下、タイミング信号という）により、モータ１９の回転の停止、フリーズ画の生成（メモリの書き込み一時禁止）、スイッチ２７、３８のＯＦＦからＯＮを行うようにしても良い。
【００８１】
このようにすると、使用者がフリーズ画の表示或いは記録の指示を行った操作時に、その操作時におけるいつも同じ回転状態になったタイミングで磁場を発生するので、磁場の発生条件を揃えることができ、より精度が高い位置検出を行うことができる。また、省電力で位置検出を行うことができる。
【００８２】
また、例えば第１の実施の形態と第４の実施の形態とを組み合わせて、フリーズ・レリーズスイッチ２２が操作された場合のフリーズ信号と周期性体動信号の位相検出装置５２の出力信号との論理積を得るような信号で、スイッチ２７、３８をＯＦＦからＯＮにするようにしても良い。
【００８３】
より具体的に説明すると、通常はスイッチ２７、３８はＯＦＦとし、フリーズ・レリーズスイッチ２２が操作された場合にフリーズ信号を発生し、さらにこのフリーズ信号中における位相検出装置５２により心電波形が特定の位相に達したタイミングの信号（以下、タイミング信号という）により、モータ１９の回転の停止、フリーズ画の生成（メモリの書き込み一時禁止）、スイッチ２７、３８のＯＦＦからＯＮを行うようにしても良い。この場合、位相検出装置５２により検出する特定の位相は例えば心電波形の変化が小さい位相或いは波形変化がほぼ停止して動き始めるタイミングの位相等を検出する。
【００８４】
このようにすると、使用者がフリーズ画の表示或いは記録の指示を行った操作時に、その操作時における体動が小さい時或いは殆ど停止して体動が動く直前に得られた画像をフリーズすると共に、磁場を発生させるので、得られる超音波画像データは体動の影響の少ない画質が良いフリーズ画の表示とか、３次元超音波画像を得ることができる。また、省電力で位置検出系を形成できる。
【００８５】
［付記］
１．超音波によるスキャンを行い生体の超音波画像を得る超音波プローブと、空間に磁場を張る磁場発生手段と、該磁場を検出する磁場検出手段と、検出した該磁場から前記超音波プローブの位置を算出し、位置データを得る位置算出手段と、前記磁場発生手段を駆動する駆動手段と、を有する超音波診断装置において、前記駆動手段を超音波画像の静止または記録を指示する指示信号及び前記スキャンに同期したスキャン信号との少なくとも一方に同期して磁場発生手段を駆動することを特徴とする超音波診断装置。
【００８６】
２．付記１において、前記駆動手段は前記指示信号及びスキャン信号の論理積の信号で駆動する。
３．付記１において、前記駆動手段は前記指示信号及び生体が行う周期性体動の特定の位相を検出した信号の論理積の信号で駆動する。
【００８７】
４．超音波によるスキャンを行い生体の超音波画像を得る超音波プローブと、該超音波画像の静止または記録を指示する入力手段と、空間に磁場を張る磁場発生手段と、該磁場を検出する磁場検出手段と、検出した該磁場から前記超音波プローブの位置を算出し、位置データを得る位置算出手段と、前記磁場発生手段を駆動する駆動手段と、を設けた超音波診断装置において、
前記駆動手段が、前記入力手段の入力に同期して磁場発生手段を駆動したことを特徴とする超音波診断装置。
【００８８】
５．超音波によるスキャンを行い生体の超音波画像を得る超音波プローブと、該スキャンを１回行うごとにスキャン信号を生成するスキャン信号生成手段と、空間に磁場を張る磁場発生手段と、該磁場を検出する磁場検出手段と、検出した該磁場から前記超音波プローブの位置を算出し、位置データを得る位置算出手段と、前記磁場発生手段を駆動する駆動手段と、を設けた超音波診断装置において、
前記駆動手段が、該スキャン信号に同期して磁場発生手段を駆動したことを特徴とする超音波診断装置。
【００８９】
６．生体に超音波を送受波して生体の連続した複数の超音波画像データを得る超音波プローブと、前記超音波プローブの位置を検出し、位置データを作成する位置検出手段と、該超音波画像データと、該位置データとを記憶し、超音波３次元画像データを構成するデータ構成手段と、を設けた超音波診断装置において、
前記データ構成手段が、生体が行う周期性体動の特定の位相のデータのみから該超音波３次元画像データを構成することを特徴とする超音波診断装置。
７．付記６において、前記周期性体動が心電であること。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、超音波によるスキャンを行い生体の超音波画像を得る超音波プローブと、空間に磁場を張る磁場発生手段と、該磁場を検出する磁場検出手段と、検出した該磁場から前記超音波プローブの位置を算出し、位置データを得る位置算出手段と、前記磁場発生手段を駆動する駆動手段と、を有する超音波診断装置において、
前記駆動手段を超音波画像の静止または記録を指示する指示信号及び前記スキャンに同期したスキャン信号との少なくとも一方に同期して磁場発生手段を駆動するようにしているので、磁場発生手段を常時駆動する場合よりも電力消費を少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の超音波診断装置の全体構成を示す図。
【図２】超音波プローブの操作部の構成を示す図。
【図３】位置検出装置の構成を示す図。
【図４】本発明の第２の実施の形態における超音波プローブの操作部の構成を示す図。
【図５】位置検出装置の構成を示す図。
【図６】本発明の第３の実施の形態の超音波診断装置の全体構成を示す図。
【図７】超音波プローブの操作部の構成を示す図。
【図８】位置検出装置の構成を示す図。
【図９】本発明の第４の実施の形態の超音波診断装置の全体構成を示す図。
【図１０】３Ｄメモリの構成図。
【符号の説明】
１Ａ…超音波診断装置
２…超音波プローブ
３…超音波観測装置
４…観測モニタ
５…ビデオプリンタ
６…超音波画像処理装置
７…モニタ
８…位置算出装置
１１…挿入部
１２…操作部
１３，１４…コード
１５，１６…コネクタ
１７…超音波振動子
１８…フレキシブルシャフト
１９…モータ
２２…フリーズ・レリーズスイッチ
２４…磁場発生器
２５…コイル
２７…スイッチ
２８…発振器
２９…磁場検出器
３０…コイル
３１…位置算出回路
３２…ＣＰＵ
３４…バッファ
３５…３Ｄメモリ
３６…画像処理回路
３７…表示回路
３８…スイッチ
Claims (3)
- 超音波によるスキャンを行い生体の超音波画像を得る超音波プローブと、空間に磁場を張る磁場発生手段と、該磁場を検出する磁場検出手段と、検出した該磁場から前記超音波プローブの位置を算出し、位置データを得る位置算出手段と、前記磁場発生手段を駆動する駆動手段と、を備え、
前記駆動手段は超音波画像の静止または記録を指示する指示信号及び前記スキャンに同期したスキャン信号との少なくとも一方に同期して磁場発生手段を駆動することを特徴とする超音波診断装置。 - 超音波によるスキャンを行い生体の超音波画像を得る超音波プローブと、該超音波画像の静止または記録を指示する入力手段と、空間に磁場を張る磁場発生手段と、該磁場を検出する磁場検出手段と、検出した該磁場から前記超音波プローブの位置を算出し、位置データを得る位置算出手段と、前記磁場発生手段を駆動する駆動手段と、を備え、
前記駆動手段が、前記入力手段の入力に同期して磁場発生手段を駆動したことを特徴とする超音波診断装置。 - 超音波によるスキャンを行い生体の超音波画像を得る超音波プローブと、該スキャンを１回行うごとにスキャン信号を生成するスキャン信号生成手段と、空間に磁場を張る磁場発生手段と、該磁場を検出する磁場検出手段と、検出した該磁場から前記超音波プローブの位置を算出し、位置データを得る位置算出手段と、前記磁場発生手段を駆動する駆動手段と、を備え、
前記駆動手段が、該スキャン信号に同期して磁場発生手段を駆動したことを特徴とする超音波診断装置。
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