JP4041307B2 - 超音波３次元イメージング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特許請求の範囲の請求項１の上位概念に記載の方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような公知の方法は、比較的簡単なＢ画像装置で動作し、表示される切断面の位置は、走査ヘツドの載置個所及び検査すべき生体への方向づけのみによって決定される。水平軸線又は垂直軸線の周りにおける走査ヘツドの小さい揺動でも、表示される切断面の位置も当然変化し、更に生きている生体の走査の際、体全体又は体において位置を確認される生体又は位置を確認される体の層の位置変化により修正すべき変化が、表示のために意図されて生体中の目標点を含む切断面に現われる。走査ヘツドにより決定される切断面へ向けられて大抵の場合走査ヘツドから離れて導入される生検針等のために、走査ヘツドに固定的に結合される案内片を設けることは公知である。所望の走査は、Ｂ画像において、フエードインされる補助線により表示することができる。生検針等自体も導入中に観察される。その場合生体が静止していても、精確には導入されない生検針が、表示された切断面から前方又は後方へ離れるか否かを確認し、適当な修正を行うことが、面倒かつ困難であり、生体が動く場合生検針の修正に加えて、走査ヘツドの載置方向特に載置傾斜の変化も行わねばならないので、非常に熟練した医者のみが、この公知の方法において現論的に可能な目標精度を実際に維持することができる。ドイツ連邦共和国特許出願公開第２４２５７２４号明細書から、超音波をよく反射する被覆を生検針に設けるか、又は異形輪郭を設けて、超音波画像を目に見えるように改善することが公知であるが、これは上述した難点において変わらない。
【０００３】
目標精度を高めるため、オーストリア国特許第３４４８７２号明細書によれば、Ｂ画像走査のために２つの走査ヘツドを使用し、これらをほぼ直角にかつ互いに離して生検針用案内棒に結合することが意図され、目的物において両方の走査ヘツドの走査面が、案内棒によって決定される生検針用案内軸線上にある直線に従って交差する。従って目的物において位置確認すべき点が前記の直線上にあって両方の画像において表示されると、導入される生検針は、大きい確率で前述したこの点へ当たる。しかしこの場合も、動かされるか又は位置を変える生体では、既に上述した再調節の困難が起こり、走査ヘツドの再調節及び調節は複雑になり、取扱う医者には、実際生検針を導入するための手は空いていない。更にこのように構成される装置は１つの目的のためにしか使用できず、充分又は良好な結合品質で両方の音波ヘツドを目的物に取付けることは必ずしも可能でない。更に述べるべきこととして、客観的な種類の方法は、種々の目的即ち液体、組織又は他の生体試料の取出し、生体における突き刺し及びほぼ点状の適切な処置のために使用することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の課題は、走査ヘツドの小さな臨界載置精度で生検針等の目標精度及び導入精度が改善され、動かされるか又は位置を変化する生体においても高い目標精度が保証され、僅かな熟練の医者によっても高い目標精度で確実に作業することができる、最初にあげた種類の方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
与えられた課題は、第１の観点の発明によって解決される。すなわち、第１の観点の発明は、超音波装置を使用して、生体（２）への生検針、カニユーレ、探触子等の導入方向（４）を決定しかつ導入経路を監視する方法であって、超音波装置の走査装置（１）が生体（２）の意図する導入範囲へ載せられ、超音波装置においてこの範囲の画像表示（３ａ）が切断面（３）に従って行われ、この切断面（３）内又はこの切断面（３）に沿って、選択された導入経路の方向軸線（４）が延び、生検針等が実際の導入中に画像表示（３ａ，６）上で観察されるものにおいて、３Ｄ走査ヘツド（１）及び３Ｄ表示に適した超音波装置を使用して、生体（２）の一層大きい体積範囲（３）が走査され、得られる信号を体積（３）からの規定可能な問合わせ基準に従って体積メモリに場合によっては一時記憶する際、表示される切断面（３ａ）が探され、それによりこの表示に所望の導入経路（４）が仮想的に表示され、特に導入経路の軸線に対して平行に延びかつ画像（３ａ）において規定可能な境界（５）に従って、所望の導入経路を含む全体積の例えば角柱状又は円柱状の部分が選択され、かつ３Ｄ画像（６）において表示され、後で実際に導入する際生検針等もこの３Ｄ画像において観察可能であることを特徴とする。原理的には、本発明による方法を実施する際、例えば欧州特許出願公開第０９６２７８５号明細書の対象であるような適当な走査ヘツドを持つ超音波装置を使用することができる。この装置は、特にソフトウエア範囲において、本発明による方法の操作に合わせることができ、上述した切断面が付加的にその全体を表示されるようにする。しかし切断面は、特に生検針の強制案内なしの装置では、走査される全体積内で選択可能であり、導入経路を包囲する部分体積も走査される全体積内に確実に存在している限りでのみ、調節が必要である。生検針が強制案内される超音波装置では、原則的に、生検針案内の目標方向も存在する切断面を、表示のために選択する。
【０００６】
３Ｄ表示において生検針の導入のために実際に意図された範囲及びそのすぐの周囲のみが示されるので、全体表示とは異なり表示が僅かしか混乱せず、Ｂ画像面に対して直角でも、例えば表面形状又は分離層の形状から生じる生体の形状推移を見えるようにする可能性を与えるので、生検針の侵入点の位置を非常に精確に確認することができる。３Ｄ表示のため、生検針が切断面から若干ずれている時にも、生検針自体もよく目に見え、それにより針案内における修正が今まで知られていないやり方で容易になる。動かない生体では、選択される部分体積の限界を、方向軸線に比較的密接して規定することができる。動かされる生体又は位置変化を受ける生体では、走査ヘツドが動く場合及びあまり位置変化しない場合にも、方向軸線が常に選択された部分体積内に延びているように、境界が示される。従って走査ヘツドに結合される生検針の強制案内は、大抵の場合必要ない。
【０００７】
既に述べたように、部分体積の境界面は種々の基準に従って選択することができる。第２の観点の発明は、前記第１の観点の発明において、部分体積の側方境界（５）がＢ画像（３ａ）に表示され、Ｂ画像を生じる切断面（３）の前後に延びる体積境界が、Ｂ画像走査に対して直角な走査装置（１）の３Ｄ移動によって決定されることを特徴とする。
【０００８】
３Ｄ表示は、導入精度を高めかつ導入方向の精確な決定の種々の別な可能性を与える。例えば公知の手段により、３Ｄ方法で表示される部分画像を回転し、傾斜し、裏返し、従ってすべての側から観察し、それから最後に所望の突き刺し方向及び突き刺し点を選ぶことができる。画像観察における習慣のため、３Ｄ画像を第３の観点の発明に従って方向づけしても有利である。すなわち、第３の観点の発明は、前記第１の観点又は前記第２の観点の発明において、表示における３Ｄ画像（６）が、画像中に垂直又は水平に延びる生検針の導入方向に合わされることを特徴とする。
【０００９】
本発明による方法は、純粋な切断画像技術及び３Ｄ画像技術に限定されず、第４の観点の発明に示すように両立可能な方法においても使用可能である。第４の観点の発明は、前記第１の観点から前記第３の観点までのいずれか１つの発明において、ドツプラー法により付加的に符号化される切断画像又は３Ｄ画像を表示する際、この種の画像表示において一層良好に見えるようにするため、導入中又は生体内に留まる間に、生検針等が振動せしめられることを特徴とする。しかしドツプラー符号化される走査では、ドツプラー評価を可能にするため、可能な走査速度の著しい減少が行われる。
【００１０】
第５の観点の発明は、器具の強制案内の際特に有利な実施形態である。すなわち、第５の観点の発明は、前記第１の観点から前記第４の観点までのいずれか１つの発明において、超音波装置を使用して、生検針、カニユーレ、探触子等のような医療器具の生体（２）への導入方向（４）を決定しかつ導入経路を監視する方法であって、超音波装置の走査装置（１）が生体（２）の意図する導入範囲へ載せられ、超音波装置においてこの範囲の画像表示が、切断面（３）に従って行われ、この切断面内で又はこの切断面に沿って、選択された導入経路の方向軸線（４）が延び、医療器具が実際の導入中に画像表示（３ａ，６）上で観察されるものにおいて、３Ｄ表示に適した超音波装置、３Ｄ走査ヘツド（１）及びこのヘツドに結合されて医療器具の導入方向を決定する案内装置が、医療器具のために使用され、走査ヘツド（１）により生体（２）の一層大きい体積範囲が走査され、走査ヘツド（１）に対する案内装置の相対移動により規定される医療器具の導入経路が、走査から得られる信号の場合によっては一時記憶の際、仮想的に表示され、かつ規定可能な問合わせ基準に従って、この仮想経路表示を含む切断面が探され、それにより走査装置（１）と案内装置から成る単位が、実際の導入経路のために決定されてＢ画像に表示される切断面に調節され、特に導入経路の軸線に対して平行に延びかつ画像（３ａ）において規定可能な境界（５）に従って、所望の導入経路を含む全体積の例えば角柱状又は円柱状の部分が選択され、かつ３Ｄ画像（６）において表示され、後で実際に導入する際生検針等もこの３Ｄ画像において観察可能であることを特徴とする。
【００１１】
本発明のそれ以上の詳細及び利点は、以下の説明からわかる。
【００１２】
図１によれば、それ以上説明しないが欧州特許出願公開第０９６２７８５号明細書による３Ｄ画像装置による原理に一致する超音波装置の３Ｄ走査ヘツド１が生体２上に載せられ、走査面に対して直角なＢ画像走査３の移動により得られる体積範囲において、超音波装置が３Ｄ法により生体２を走査する。適当な誘導により個々のＢ画像が探し出され、走査ヘツドの調節により、可能な限り、画像面に対して直覚な３Ｄ走査の半移動経路上にある画像面が、生検針の導入範囲に調節され、これは、走査ヘツドにおいて生検針の強制案内が存在する場合必要でもある。そうでないと、導入範囲を最もよく表示する別のＢ画像の１つを選択することができる。この導入範囲へ、今や図２によるＢ画像３ａへ、補助線４がフエードインされて、導入方向の所望の推移又は案内片により、規定される推移を示す。この補助線４の両側でＢ画像に、同様に補助線５により、３Ｄ表示のために望まれる部分体積の境界が記入される。この体積の奥行きは、Ｂ画像面に対して直角な移動により定めることができる。更に、今や切断画像３ａのほかに表示すべき部分体積の３Ｄ画像６のために、水平又は垂直に表示すべき生検針の導入方向に対してそれがどの方向にあるべきか及び前から又は後からの３Ｄ観察を考慮すべきかが決定され、左及び右の側方境界がＢ画面に対して直角な移動経路の終点により与えられている。図２による画像６は、器官の封入物７及び生検針の突き刺しを行うべき隆起８が、Ｂ画像からよりも比類なくよくかつ精確に見えることを示している。ここで導入すべき生検針は画像６に同様に見えるが、図示されなかった。導入方向は画像中央において上から下へ垂直に延びている。
【００１３】
図１に破線で示されているように、走査装置１に、生検針用強制案内片９又は他の器具を永続的に結合することも可能である。この場合多くの使用事例において、導入方向及び導入場所を探す際の取扱いが簡単化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】目的物における３Ｄ走査ヘツドの配置を概略的に示し、走査される切断面が破線で示されている。
【図２】本発明による方法により体積から生じるＢ画像及び隣接する画像範囲における選択された部分体積の３Ｄ表示を示す。
【符号の説明】
１ 走査装置
２ 生体
３ 切断面
３ａ 画像
４ 方向軸線（導入経路）
５ 境界
６ ３Ｄ画像

Claims (5)

1. 生体への医療器具の導入の方向を決定すると共に、該導入の方向に沿った導入経路を追跡する３次元超音波イメージング装置であって、
   前記生体の所定の体積を３次元走査する３次元走査手段と、
   前記導入経路を含む断面に、目標とする導入範囲の画像を生成する手段と、
   前記断面の表示画面内の前記導入経路を監視する手段であって、前記断面は所定の選択基準により位置決めされていると共に、前記導入経路は仮想的に表示されている、監視する手段と、
   前記導入経路が監視され得る３次元画像内に表示し、前記導入の方向と同軸をなす主軸を有している前記所定の体積の角柱状の部分を選択する手段と
   を備えた超音波３次元イメージング装置。
2. 前記所定の体積の角柱状の部分は、前記断面のＢ画像に表示される側方境界を有しており、前記断面の前後に存在する体積境界は、前記３次元走査手段により前記Ｂ画像に対して横断する方向に生成された３次元画像により決定されている請求項１に記載の超音波３次元イメージング装置。
3. 前記３次元画像は、前記導入の方向に関して垂直または水平に伸びている方向に表示されている請求項１または請求項２に記載の超音波３次元イメージング装置。
4. 前記医療器具は、ドップラー法により付加的にコード化されるＢ画像および３次元画像の可視化を改善するために、前記生体への導入の際および前記生体内にとどまっている間に振動させられている請求項１から３のいずれか一項に記載の超音波３次元イメージング装置。
5. 生体への医療器具の導入の方向を決定すると共に、該導入の方向に沿った導入経路を追跡する３次元超音波イメージング装置であって、
   前記生体の所定の体積を３次元走査する３次元走査手段と、
   該３次元走査手段に結合された案内装置を有している前記医療器具の前記導入の方向を決定する手段であって、前記導入の方向は、前記３次元走査手段に相対する前記案内装置の位置により決定されている、手段と、
   前記導入経路を含む前記所定の体積の断面に、目標とする導入範囲の画像を生成する手段と、
   前記導入経路を含む断面に、目標とする導入範囲のＢ画像を生成する手段と、
   前記断面の表示画面内の前記導入経路を監視する手段であって、前記断面は所定の選択基準により位置決めされていると共に、前記導入経路は仮想的に表示されている、監視する手段と、
   前記導入経路が監視され得る３次元画像内に表示し、前記導入の方向と同軸をなす主軸を有している前記所定の体積の角柱状の部分を選択する手段と
   を備えた超音波３次元イメージング装置。

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