JP3858195B2 - 超音波撮像装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被検体の撮像範囲に超音波を反復照射することにより、当該撮像範囲のＢモード（ｍｏｄｅ）画像を得て、さらに当該撮像範囲に穿刺針を刺入する超音波撮像装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、超音波撮像装置のＢモード画像を観察しながら、被検体の撮像範囲内に穿刺針を刺入し、目的とする被検体患部の体液あるいは組織を抽出することが行われている。この方法によれば、容易に、しかも確実に被検体患部の体液あるいは組織を抽出することできる。その反面、穿刺針を被検体に刺入する際に、穿刺針が湾曲し、目的とする被検体患部に穿刺針を刺入できないということ生じる。そこで、２本のガイドライン（ｇｕｉｄｅ ｌｉｎｅ）により、穿刺針の刺入範囲をＢモード画像上に表示し、オペレータ（ｏｐｅｒａｔｏｒ）が容易に刺入可能となる様にすることが行われている（特開平５―１７６９２２参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術によれば、２本のガイドラインによる刺入範囲は広範囲になっていた。すなわち、穿刺針には様々な太さのものがあり、さらに被検体への刺入時の状態も異なるので、湾曲の大きさが様々であり、湾曲が最大となる条件のもとで刺入範囲を設定する必要があった。
【０００４】
特に、太い穿刺針を用いる際には、刺入時の湾曲は極めて小さいので、Ｂモード画像上の刺入範囲は、広すぎて誤差を生む要因となっていた。
これらのことから、穿刺針の太さに応じて、ガイドラインで示される刺入範囲を最適化することをいかに実現するかが極めて重要となる。
【０００５】
この発明は、上述した従来技術による課題を解決するためになされたものであり、穿刺針の太さに応じて、ガイドラインで示される刺入範囲を最適化することができる、超音波撮像装置および方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、第１の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、被検体の撮像範囲に超音波を反復照射することにより前記撮像範囲のＢモード画像を繰り返し取得する超音波撮像部と、前記撮像範囲に穿刺針を刺入する刺入手段と、を備える超音波撮像装置であって、前記Ｂモード画像上に、前記穿刺針の刺入範囲を示す２本のガイドラインを表示する表示手段と、前記ガイドラインの位置を、オペレータの入力情報に基づいて制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この第１の観点による発明によれば、Ｂモード画像上に、表示手段により穿刺針の刺入範囲を示す２本のガイドラインを表示し、このガイドラインの位置を、制御手段によりオペレータの入力情報に基づいて制御することとしているので、オペレータの入力情報に基づいて、ガイドラインで示された刺入範囲を最適化することができる。
【０００８】
また、第２の観点の発明にかかる超音波撮像装置によれば、前記ガイドラインは、概ね扇型の前記刺入範囲の境界をなす２直線であることを特徴とする。
この第２の観点の発明によれば、ガイドラインは、概ね扇型の刺入範囲の境界をなす２直線であることとしているので、穿刺針の刺入方向に沿った刺入範囲を指定することができる。
【０００９】
また、第３の観点の発明にかかる超音波撮像装置によれば、前記入力情報は、前記穿刺針の太さであることを特徴とする。
この第３の観点の発明によれば、入力情報は、穿刺針の太さであることとしているので、穿刺針の太さに応じて刺入範囲を変更することができる。
【００１０】
また、第４の観点の発明にかかる超音波撮像装置によれば、前記制御手段は、前記太さ情報に基づいて、前記扇型の円弧角度を制御し、前記ガイドラインの位置を変更する角度制御手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
この第４の観点の発明によれば、制御手段は、前記太さ情報に基づいて、扇型の円弧角度を制御し、角度制御手段によりガイドラインの位置を変更することとしているので、扇型の刺入範囲を円弧方向に広げたり、狭めたりすることができる。
【００１２】
また、第５の観点の発明にかかる超音波撮像装置によれば、前記角度制御手段は、前記太さ情報が大きい場合には、前記円弧角度を小さく制御し、前記太さ情報が小さい場合には、前記円弧角度を大きく制御することを特徴とする。
【００１３】
この第５の観点の発明によれば、角度制御手段は、太さ情報が大きい場合には、円弧角度を小さく制御し、太さ情報が小さい場合には、円弧角度を大きく制御することとしているので、穿刺針が太い場合には、湾曲が小さいので刺入範囲を小さくし、穿刺針が細い場合には、湾曲が大きいので刺入範囲を大きくすることができる。
【００１４】
また、第６の観点の発明にかかる超音波撮像装置によれば、前記入力情報は、前記扇型の円弧角度であることを特徴とする。
この第６の観点の発明によれば、入力情報は、扇型の円弧角度であることとしているので、オペレータが直接ガイドラインの位置を変更することができる。
【００１５】
また、第７の観点の発明にかかる超音波撮像装置によれば、前記制御手段は、初期状態として、前記太さ情報を前記入力情報とし、オペレータからの指示により、前記円弧角度情報を前記入力情報とする切換手段を備えることを特徴とする。
【００１６】
この第７の観点の発明によれば、制御手段は、初期状態として、太さ情報を入力情報とし、オペレータからの指示により、切換手段により円弧角度情報を入力情報としているので、オペレータは状況に応じて手動により刺入範囲を変更することができる。
【００１７】
また、第８の観点の発明にかかる超音波撮像装置によれば、被検体の撮像範囲に超音波を反復照射することにより前記撮像範囲のＢモード画像を繰り返し取得し、前記撮像範囲に穿刺針を刺入する超音波撮像方法であって、前記Ｂモード画像上に、前記穿刺針の刺入範囲を示す２本のガイドラインを表示し、前記ガイドラインの位置を、オペレータの入力情報に基づいて制御することを特徴とする。
【００１８】
この第８の観点の発明によれば、Ｂモード画像上に、穿刺針の刺入範囲を示す２本のガイドラインを表示し、このガイドラインの位置を、オペレータの入力情報に基づいて制御することとしているので、オペレータの入力情報に基づいて、ガイドラインで示された刺入範囲を変更することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる超音波撮像装置および方法の好適な実施の形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００２０】
まず、本実施の形態にかかる超音波撮像装置の全体構成について説明する。図１は、この発明の実施の形態である超音波撮像装置の全体構成を示したもので、生体に対して超音波をセクター（ｓｅｃｔｏｒ）型に電子走査するようにした超音波撮像装置を例示している。
【００２１】
この超音波撮像装置は、探触子部１０１、送受信部１０２、信号処理部１０３、シネメモリ（ｃｉｎｅｍｅｍｏｒｙ）部１０４、画面表示制御部１０５、表示部１０６、入力部１０７、コントローラ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）部１０８、穿刺ガイド（ｇｕｉｄｅ）１０９、穿刺針１１０を備えている。
【００２２】
探触子部１０１は、超音波を送受信するための部分、つまり生体の撮像範囲に超音波を照射しながら電子走査する一方、生体内から都度反射された超音波エコー（ｅｃｈｏ）を受信するための部分である。図には明示していないが、この探触子部１０１には、圧電素子がアレイ（ａｒｒａｙ）状に配置してあるとともに、これら圧電素子を選択的に駆動するスイッチング（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）回路が設けてある。
【００２３】
また、この探触子部１０１には、穿刺ガイド１０９が装着されており、このガイドを通して穿刺針１１０が被検体１００に刺入される。図には、被検体１００の断面が示されており、被検体１００内部の臓器に穿刺された状態が示されている。
【００２４】
送受信部１０２は、探触子部１０１と同軸ケーブル（ｃａｂｌｅ）によって接続してあり、該探触子部１０１の圧電素子を駆動するための電気信号を発生する一方、受信した超音波エコー信号の初段増幅を行う部分である。
【００２５】
信号処理部１０３は、送受信部１０２で増幅された超音波エコー信号からＢモード画像をリアルタイム（ｒｅａｌ ｔｉｍｅ）で生成するための処理を行う部分である。具体的な処理内容は、例えば受信した超音波エコー信号の遅延加算処理、Ａ／Ｄ（ａｎａｌｏｇ／ｄｉｇｉｔａｌ）変換処理、変換した後のデジタル（ｄｉｇｉｔａｌ）情報をＢモード画像情報として後述のシネメモリ部１０４に書き込む処理等である。
【００２６】
シネメモリ部１０４は、信号処理部１０３で生成されたＢモード画像情報を蓄積するための画像メモリである。
画面表示制御部１０５は、信号処理部１０３で生成されたＢモード画像情報の表示フレームレート（ｆｒａｍｅ ｒａｔｅ）変換、並びに画像表示の形状や位置制御を行うための部分である。
【００２７】
表示部１０６は、画面表示制御部１０５によって表示フレームレート変換、並びに画像表示の形状や位置制御された情報をオペレータに対して可視表示するための部分である。
【００２８】
入力部１０７は、オペレータによる操作入力情報、例えば穿刺針の太さ情報とかの入力情報をコントローラ部１０８に与える部分である。
コントローラ部１０８は、入力部１０７から与えられた操作入力情報、並びに予め記憶したプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）やデータ（ｄａｔａ）に基づいて上述した超音波撮像装置各部の動作を制御するための部分である。
【００２９】
図２は、コントローラ部１０８の本発明にかかる構成を示した図である。コントローラ部１０８は、太さ情報２０１、対応テーブル（ｔａｂｌｅ）２０２、円弧角度情報２０３、切換部２０４を備えている。太さ情報２０１および円弧角度情報２０３は、入力部１０７からオペレータにより入力される。ここで、円弧角度情報２０３には、オペレータが指定した円弧角度値が収納される。
【００３０】
また、対応テーブル２０２は、穿刺針の太さと円弧角度の対応表で、実験的に求められ、探触子部１０１の種類により異なる。切換部２０４は、画面表示制御部１０５への円弧角度値の出力を、対応テーブル２０２出力から円弧角度情報２０３出力に切り替える。
【００３１】
次に、図３を用いてコントローラ部１０８の動作について説明する。まず、オペレータにより、穿刺針１１０の太さが入力部１０７から入力される（ステップＳ３０１）。この入力情報は、コントローラ部１０８の太さ情報２０１に記憶される。ここで、入力される情報は、穿刺針の番号等の、太さが一義的に決定される情報であれば何でも良い。
【００３２】
その後、コントローラ部１０８は、太さ情報２０１を用いて、対応テーブル２０２からガイドラインの円弧角度値を求め（ステップＳ３０２）、この円弧角度値を画面表示制御部１０５に出力する。画面表示制御部１０５は、コントローラ部１０８からの円弧角度値に基づいて、ガイドラインの表示位置を算出し、Ｂモード画像上にガイドライン情報を添付して表示部１０６に表示する（ステップＳ３０３）。
【００３３】
図４に、表示部１０６の表示画面の例を示した。図４（Ａ）の表示画面中央には、Ｂモード画像が表示されている。このＢモード画像には、図１に示した臓器画像および穿刺針画像が撮像されている。ガイドライン４０１、４０２が、Ｂモード画像上に破線で表示されている。このガイドライン４０１、４０２は、表示画面に表示されない点線で示された様に、穿刺ガイド１０９の近傍に存在する中心で交わり、この点線が交わる円弧角度４１０が、コントローラ部１０８からの円弧角度値に設定される。
【００３４】
ここで、図４（Ａ）には、穿刺針１１０が細い場合を、そして、図４（Ｂ）には、穿刺針１１０が太い場合を示した。コントローラ部１０８の対応テーブル２０２では、穿刺針が太いほど円弧角度値が小さく、また穿刺針が細いほど円弧角度値が大きくなっている。従って、穿刺針１１０が太い図４（Ａ）では、ガイドライン４０１，４０２の円弧角度４１０が大きくなっており、穿刺針１１０が細い図４（Ｂ）では、ガイドライン４０３，４０４の円弧角度４２０が小さくなっている。
【００３５】
つづいて、オペレータがガイドラインによる刺入範囲を変更するかどうかを判定し（ステップＳ３０４）、刺入範囲を変更しない場合には（ステップＳ３０４否定）、この処理を終了し、刺入範囲を変更する場合には（ステップＳ３０４肯定）、オペレータにより円弧角度値を、入力部１０７からコントローラ部１０８の円弧角度情報２０３に入力する（ステップＳ３０５）。ここで、切換部２０４は、画面表示制御部１０５への円弧角度値の出力を、対応テーブル２０２の出力から円弧角度情報２０３の出力へ切り替える（ステップＳ３０６）。
【００３６】
その後、画面表示制御部１０５は、コントローラ部１０８からの円弧角度値に基づいて、ガイドラインの表示位置を算出し、Ｂモード画像上にガイドライン情報を添付して表示部１０６に表示する（ステップＳ３０７）。そして、この処理を終了する。
【００３７】
上述したように、本実施の形態では、オペレータが入力部から穿刺針１１０の太さ情報を入力し、この太さ情報に基づいて、ガイドライン４０１〜４０４の円弧角度４１０、４２０を制御することとしているので、穿刺針の太さごとに異なる、必要最小限の刺入範囲をガイドライン４０１〜４０４で表示することができる。
【００３８】
また、この実施の形態では、セクター型の電子走査を用いた場合を示したが、コンベックス（ｃｏｎｖｅｘ）型、リニア（ｌｉｎｅａｒ）型の電子走査を用いても良い。また、電子走査に限らず、メカニカル（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ）走査でも、Ｂモード画像を取得して穿刺を行う超音波撮像装置に適用することができる。
【００３９】
また、ステップＳ３０４肯定で、オペレータにより変更された穿刺針１１０の刺入範囲情報は、画像表示制御部１０５に記憶されるので、オペレータは、再度同様の設定を行うことなく、必要に応じてこの刺入範囲情報を再現することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、Ｂモード画像上に、表示手段により穿刺針の刺入範囲を示す２本のガイドラインを表示し、このガイドラインの位置を、制御手段によりオペレータの入力情報に基づいて制御することとしているので、オペレータの入力情報に基づいて、ガイドラインで示された刺入範囲を最適化すること、すなわち、オペレータの入力する穿刺針の太さ情報に対応して、無駄のない必要最小限の刺入範囲をガイドラインで表示し、ひいては、穿刺の際の成功頻度を向上するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】超音波撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態のコントローラ部のブロック図である。
【図３】コントローラ部の動作を示すフローチャートである。
【図４】実施の形態の表示画面の例を示す図である。
【符号の説明】
１００ 被検体
１０１ 探触子部
１０２ 送受信部
１０３ 信号処理部
１０４ シネメモリ部
１０５ 画面表示制御部
１０６ 表示部
１０７ 入力部
１０８ コントローラ部
１０９ 穿刺ガイド
１１０ 穿刺針
２０１ 太さ情報
２０２ 対応テーブル
２０３ 円弧角度情報
２０４ 切換部
４０１，４０２、４０３，４０４ ガイドライン
４１０、４２０ 円弧角度

Claims (5)

1. 被検体の撮像範囲に超音波を反復照射することにより前記撮像範囲のＢモード画像を繰り返し取得する超音波撮像部と、
   前記撮像範囲に穿刺針を刺入する刺入手段と、
   前記Ｂモード画像上に、前記穿刺針の刺入範囲を示す２本のガイドラインを表示する表示手段と、
   前記ガイドラインの位置を、オペレータの入力情報に基づいて制御する制御手段とを備えており、
   前記入力情報は、前記穿刺針の太さであることを特徴とする超音波撮像装置。
2. 前記ガイドラインは、概ね扇型の前記刺入範囲の境界をなす２直線であることを特徴とする請求項１に記載の超音波撮像装置。
3. 前記制御手段は、前記太さ情報に基づいて、前記扇型の円弧角度を制御し、前記ガイドラインの位置を変更する角度制御手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の超音波撮像装置。
4. 前記角度制御手段は、前記太さ情報が大きな値である場合には、前記円弧角度を小さくする制御をし、前記太さ情報が小さな値である場合には、前記円弧角度を大きくする制御をすることを特徴とする請求項３に記載の超音波撮像装置。
5. 前記制御手段は、初期状態として、前記太さ情報を前記入力情報とし、オペレータからの指示により、前記扇型の円弧角度を前記入力情報とする切換手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の超音波撮像装置。

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