JP4332372B2

JP4332372B2 - 超音波診断装置

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Publication number: JP4332372B2
Application number: JP2003149076A
Authority: JP
Inventors: 英司笠原
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-05-27
Filing date: 2003-05-27
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2023-05-27
Also published as: JP2004350744A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波診断装置、特に、表示する超音波画像の視認性を向上すると共に、操作性を向上した新規の超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、被検体である生体に超音波を照射し、反射してくるエコーデータに基づいて超音波画像を形成する超音波診断装置が普及している。一般的な超音波診断装置は、大別して２つの筐体で構成されている。１つは、超音波の送受信制御部、取得したエコーデータの処理を行い所望の超音波画像を形成する画像形成部、形成した超音波画像をユーザに提示する表示部等を含む装置本体部であり、他方は、実際に生体組織に対し超音波を照射し、生体から反射してきた反射エコーを受信する超音波振動子を含むプローブである。プローブは端部から延出された信号線や電力線等を束ねたケーブルを介して装置本体部に接続されている。その結果、特性の異なるプローブを適宜選択し装置本体部に接続することが可能になり、生体の診断部位や診断用途に応じた周波数特性や形状を有するプローブを任意に選択し接続することが可能になり、低周波から高周波まで広範囲の診断を行うことができる。つまり、超音波診断装置としての汎用性の向上を行っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−２２５８８１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、現実に超音波診断装置を利用する場合、操作者は、被検体（被診断者）が横たわるベッドの横におかれた装置本体部の正面または斜め位置に着座し、片手で装置本体部上の操作パネルを操作し、他方の手で支持したプローブを被検体の所望の位置に当接するように動かしていた。この場合、操作者は、装置本体部に配置された表示部を目視しながら、プローブを移動させ、かつ操作パネルの操作を行う必要があった。この時に操作者は、両腕を左右に大きく広げ、かつ顔は表示部の方向を向くという不自然な姿勢を取っている場合が多かった。このような不自然な姿勢を取ることにより、装置本体部の表示部の視認性が低下していた。また、表示部を目視しつつ両腕を大きく広げた状態での操作は両手共に手探り状態での操作になり操作性の低下の原因にもなっていた。また、手探りを回避するためには、表示部と手元の間で頻繁に視線を移動させる必要があった。さらに、不自然な姿勢のままで、視線を表示部と操作パネルとプローブとの間で頻繁に移動させながらの操作が長時間に及ぶ場合、疲労感を加速させてしまうという問題があった。そのため、超音波診断装置の操作に当たり、疲労感の低減を行うと共に、視線の頻繁な移動や手探り操作の点に関し、改善したいという要望があった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、不自然な姿勢を取ることなく操作可能であり、また、表示する超音波画像の視認性を向上すると共に、操作性の向上が可能な新規の超音波診断装置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】
本発明に係る超音波診断装置は、生体が含まれる３次元空間に対し超音波の送受信を行いエコーデータを取得し超音波画像を得る超音波診断装置であって、超音波の送受信を行う超音波振動子と、前記超音波振動子が取得したエコーデータに基づいて形成した超音波画像を表示する表示部と、送受信面であるケース下面と、前記ケース下面とは反対側の表面であるケース上面と、を有し、少なくとも前記超音波振動子を収納し、前記ケース下面が前記生体に直接接触する可搬型のケースと、を含み、前記ケース内におけるケース下面側に前記超音波振動子が収容され、前記ケース上面に前記表示部が配置され、前記超音波振動子により深さ方向に形成される超音波ビームを第１スキャン方向及び第２スキャン方向にスキャンすることにより前記３次元空間が構成され、前記超音波画像は、前記超音波振動子から深さ方向に生体を見た時の透視画像であり、当該透視画像により生体が実寸法で表示される、ことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、実際に超音波の送受信を行う超音波振動子を収納したケースの上表面（ケース上面）に表示部を配置しているので、超音波振動子の移動操作位置と表示部とを同時に目視することができる。その結果、視線移動が軽減され疲労感の抑制や操作性の向上を行うことができる。
【０００８】
上記構成において、前記表示部は、超音波の送受信方向（すなわち超音波振動子）から深さ方向に生体内を見た時の透視画像を実寸法で表示するものである。
【０００９】
この構成によれば、実生体と超音波画像とが１：１で対応するため、形成された超音波画像の把握を容易に行うと共に、所望の超音波画像を得るためにケースの移動量を容易に把握することが可能になり使い勝手が向上する。
【００１０】
上記のような目的を達成するために、本発明は、上記構成において、前記ケースは、超音波振動子と表示部に加え、少なくとも超音波振動子の制御部、取得したエコーデータの処理部、電源供給部、ユーザ操作部を含んだ、オールインワンケースであることを特徴とする。
【００１１】
実際の医療の現場で超音波診断装置を使用する場合、医療部門毎にその診断部位はある程度限定され、使用する周波数帯やケースの形状も限定される。そこで、使用する超音波振動子を限定しても実用上差し支えない。その結果、機能の簡略化や回路の簡略化が可能となり、各制御部及び操作部、電源供給部等をオールインワンケースに収納し、超音波の送受信や超音波画像の形成、表示等を全て行うようにすることが可能になる。その結果、操作者はオールインワンケースを支持し、被検体と対面した自然姿勢で、表示部を目視しながら超音波診断装置の操作及び移動を行うことが可能になり、必要な超音波画像の取得を疲労を伴うことなく容易に行うことができる。
【００１２】
なお、使用する超音波振動子を限定することにより、機能削減や取得したエコーデータの処理回路の簡略化が可能で、超音波診断装置全体の小型化が可能であり、オールインワンケースを可搬型とすることも容易にできる。
【００１３】
望ましくは、上記構成において、前記超音波振動子が取得したエコーデータと所定閾値との比較に基づき画像形成に採用するエコーデータの反射深さ情報を検出する深さ検出部と、前記深さ検出部で検出した深さに基づき画像形成時の画像の輝度値を算出する輝度算出部と、前記輝度算出部で算出した輝度値を超音波の送信位置にマッピングして超音波画像を形成する画像形成部と、を含む。
【００１４】
この構成によれば、取得したエコーデータに基づき、超音波の送受方向から生体を見た時の実寸大の透視画像を容易に形成することができる。
【００１５】
望ましくは、上記構成において、前記超音波振動子が取得したエコー強度を輝度情報として表示したＢモード断層画像上の所望の観察対象位置に少なくとも１つの表示基準点を設定する基準点設定部と、順次取得されるエコーデータ毎に、前記表示基準点との３次元的な連結性（つまり連続性）の有無を判定し連続領域を抽出する連結領域抽出部と、連結領域として抽出されたエコーデータの反射深さ毎に、画像形成時の画像の輝度値を算出する輝度算出部と、前記輝度算出部で算出した輝度値を超音波の送信位置にマッピングして超音波画像を形成する画像形成部と、を含む。
【００１６】
この構成によれば、取得したエコーデータに基づき、超音波の送受方向から生体を見た時の実寸大の透視画像を容易に形成することができると共に、表示基準点を付した生体部分のみを選択的に表示することが可能になり、視認性をさらに向上することができる。
【００１７】
上記のような目的を達成するために、本発明は、上記構成において、前記基準点設定部は、複数の表示基準点を設定可能であり、複数設定された表示基準点に基づき抽出された連続領域は、異なる表示色で表示されることを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、表示された超音波画像の識別を容易に行うことができる。なお、例えば、別々に走行する血管等を異なる表示色で表示していた場合に、表示位置の移動（診断位置の移動）に伴って、血管が合流した場合、いずれか一方の表示色に統一するように変化させることもできる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態（以下、実施形態という）を図面に基づき説明する。
【００２０】
図１は、本実施形態の超音波診断装置１０の外観及び使用状態を説明する説明図である。本実施形態において、超音波診断装置１０は、超音波の送受を行う超音波振動子を含むケース１２に、超音波送受信部（振動子の制御部）の他、取得したエコーデータを処理して超音波画像を形成する画像処理部、形成した超音波画像を表示する表示部１４、各構成部品に電力を供給する充電式電源ユニット、各種スイッチ等のユーザ操作部等全てを収納したオールインワンタイプである。また、超音波診断装置１０は、ケース（オールインワンケース）１２の大きさが、例えば、幅約７〜１０ｃｍ、長さ約１８〜２５ｃｍ、厚み６〜７ｃｍ程度であり、容易に持ち運び可能な可搬型タイプになっている。
【００２１】
本実施形態の特徴的事項は、ケース１２の下面側に超音波振動子を配置し、上表面にＬＣＤ等で構成される表示部１４を図１に示す如く上方向きで配置し、腕１６等の生体の所望位置に超音波の送受信面（ケース１２の下面）を当接させるために向けた視線を変更すること無く表示部１４に表示される超音波画像を目視できるようにしているところである。
【００２２】
図１に示すように、表示部１４の両サイドには、超音波診断装置１０を持ち運んだり、実際の超音波診断を行う場合に腕１６に対し超音波の送受信面（ケース１２の下面）を当接する時に支持する支持アーム１８が設けられている。なお、ケース１２の下面と生体は、その間に空気層を介在させないように密着させることが望ましい。そのため、必要に応じて、空気層を排除するための水袋やゼリー状の密着部材を介在させることが好ましい。
【００２３】
ケース１２の任意の位置、例えば、側面には、超音波診断装置１０の電源スイッチ２０が設けられている。また、前記支持アーム１８の近傍には、エコーデータの取得、すなわちスキャン開始を指示するスキャンスイッチ２２が配置されている。支持アーム１８の近傍にスキャンスイッチ２２を配置することにより、操作者が超音波診断装置１０を支持した状態でも、親指等を用いて容易にスキャンスイッチ２２を操作することができる。また、ケース１２の表面には、後述するが、超音波画像の処理中に用いる閾値を変更する閾値調整ダイヤルを設けてもよい。なお、スキャンスイッチ２２を回転押下型のスイッチで構成してスキャンスイッチ２２に閾値調整機能を持たせてもよい。
【００２４】
本実施形態においては、実際の医療の現場で、超音波診断を行う部位は、各医療部門毎にそれぞれ特定されることが多く、使用する超音波振動子の特性も限れることに着目し、オールインワンタイプを採用している。従って、利用する機能も必要最小限のものを準備すれば十分である。なお、表示画像の選択操作や、被検者のプロフィールデータの入力操作等各種不随操作を行うために、例えば、表示部１４をタッチパネル機能を有するＬＣＤで構成して適宜必要操作ができるように構成することが望ましい。
【００２５】
図２には、超音波診断装置１０の内部構造を説明する概略図が示されている。図２（ａ）は、超音波診断装置１０の側面図が示されている。硬質樹脂等で形成されたケース１２の内部には、超音波振動子（例えば、２Ｄアレイ）２４を制御するために送信回路や受信回路を含む超音波送受信部（基板）２６、超音波送受信部２６を介して得られたエコーデータの処理を行う整相加算回路や画像形成回路等を含む画像処理部（基板）２８、超音波診断装置１０全体の制御を行うＣＰＵ（基板）３０、各構成部に電力を供給する充電式電源ユニット３２等が含まれている。なお、超音波送受信部（基板）２６、画像処理部（基板）２８、ＣＰＵ（基板）３０は、コネクタ基板３４によって接続されている。また、画像処理部（基板）２８、ＣＰＵ（基板）３０は、電源供給基板３６を介して電力供給を受けている。
【００２６】
本実施形態の場合、超音波振動子２４は振動素子をマトリックス状に配列した２Ｄアレイを用い、図２（ｂ）に矢印Ａで示す方向にプレーンスキャン（電子スキャン）を行うと共に、図２（ａ）に矢印Ｂで示す方向に順次移動しながらスキャンを行い３次元空間のエコーデータを取得している。矢印Ｂ方向に順次移動しながらスキャン（メカニカルスキャン）する場合、各素子毎にスイッチを設け順次超音波の送受信を行うこともできるが、構成を簡略化するため、本実施形態においては、モータ３８により回転駆動するシャフト４０によって機械的に移動する移動電極４２を用いて選択的に振動素子の駆動（信号の送受）を行っている。
【００２７】
図２（ｂ）に示すように、モータ３８は減速ギア４４により減速され駆動軸４０ａを回転させ、超音波振動子２４の両側に配置されたシャフト（例えば、ボールネジ）４０を等速で回転させる。従って、シャフト４０に移動電極４２の支持台４２ａを螺合させることにより、移動電極４２がシャフト４０の軸方向に移動することになる。図２（ｂ）には、超音波振動子（２Ｄアレイ）２４の各振動素子に対応した個別電極（固定電極）４６が簡略的に図示されている。そして、矢印Ａ方向に延びる支持台４２ａには矢印Ａ方向に配列された個別電極４６に対応する移動接点が複数配置されている。移動接点の詳細を図３に示す。前述したように、２本のシャフト４０に支持された支持台４２ａは、各個別電極４６（個別の振動素子）に駆動信号を供給すると共に、振動素子が受信したエコー信号を取得できるように上下一対の移動接点４８ａ，４８ｂを矢印Ａ方向（図２（ｂ）参照）に複数対有している。移動接点４８ａ，４８ｂは電気的に接続されており、移動接点４８ａは超音波送受信部２６側の電極基板５０に配置された電極帯５０ａに接触し、移動接点４８ｂは、超音波振動子２４側の電極基板５２に配置された個別電極４６に接触している。なお、電極帯５０ａは、矢印Ｂ方向に延び、矢印Ａ方向に複数配列されている。また、移動接点４８ａ，４８ｂは、例えばバネ性を有する金属で形成され、支持台４２ａがモータ３８の駆動によって移動する際、電極帯５０ａと、対応する個別電極４６との接触を良好に行えるようになっている。
【００２８】
従って、超音波送受信部２６の送信回路からあるタイミングで、各電極帯５０ａに駆動信号が供給されると、矢印Ａ方向に配列された個別電極４６のそれぞれに駆動信号が伝達され、対応する振動素子が超音波を生体に向けて送信する。また、生体から反射してきた超音波は各振動素子で受信され、移動接点４８ａ，４８ｂを介し各電極帯５０ａに戻り、超音波送受信部２６の受信回路に個別電極４６毎のエコーデータとして供給される。そして、支持台４２ａがモータ３８によって矢印Ｂ方向に移動することによって順次３次元空間のエコーデータを取得することが可能となる。
【００２９】
図４には、図２に示す超音波診断装置１０の構成ブロック図が示されている。前述したように超音波診断装置１０は、表示部１４、超音波振動子２４、超音波送受信部２６、画像処理部２８、ＣＰＵ３０、モータ３８や減速ギア４４等を含む振動子移動部５４等を含んでいる。超音波送受信部２６は、送信回路２６ａ、受信回路２６ｂを含み、ＣＰＵ３０の指示に従い超音波の送受信を行う。また、ＣＰＵ３０には、電源スイッチ２０及びスキャンスイッチ（閾値調整兼用）２２が接続されている。さらに、表示部１４が有するタッチパネル１４ａからの操作信号も入力できるようになっている。
【００３０】
このように構成される超音波診断装置１０の超音波画像形成動作について以下に説明する。
【００３１】
超音波診断装置１０は、電源スイッチ２０がオンされ、スキャンスイッチ２２がオンされると、超音波の送受信を行い、画像処理部２８に超音波送受信部２６を介して順次、図２（ｂ）の矢印Ａ方向１枚分のエコーデータが供給される。図５に示すように、超音波送受信部２６から供給されるエコーデータは、まず、画像処理部２８内の深さ検出部５６に供給される。この深さ検出部５６は、スキャンスイッチ２２を回転操作することにより超音波画像を形成する時に用いる閾値をＣＰＵ３０を介して取得し、この閾値に基づいて順次エコーデータの二値化処理を実行し、超音波ビーム方向で閾値に基づいて判別される反射した超音波の深さ情報（超音波受信ビーム１本分毎）を順次輝度算出部５８に提供する。この閾値は、図６（ａ），（ｂ）に示すように、一定の閾値を設定してもよいし、形成したい超音波画像に応じて一定値、Ｋ倍斜線、Ｋ²倍曲線等を選択的に設定できるようにしてもよい。例えば、血管に関する超音波画像を取得する場合には、図６（ａ）に示すようにエコー強度値が閾値より低いエコーデータを深さ情報として輝度算出部５８に送る。また、骨等のようにエコー強度値が高いものに関しては、図６（ｂ）に示すように、閾値以上になったエコーデータを深さ情報として輝度算出部５８に供給する。なお、この閾値に基づき、ある範囲のエコーデータに対して積算処理等を施すことも可能である。
【００３２】
そして、画像形成の対象が血管等エコー強度が低いエコーデータの場合には閾値以下のデータが得られた時点、骨等のようにエコー強度が高いエコーデータの場合には閾値以上のデータが得られた時点で、画像形成処理に移行する。すなわち、輝度算出部５８は深さ検出部５６から送られてくる深さ情報に基づいて、２次元画像の１画素の輝度情報を算出する。この場合、画像処理部２８は、予め超音波の深さ情報とその深さを示す輝度値との対応付けを行った深さ−輝度テーブルを有し、順次輝度値の確定を行っていく。本実施形態の場合、超音波の反射深さが深くなるにつれて輝度値が低くなるように、線形の深さ−輝度テーブルを準備している。このような深さ−輝度テーブルを用いることにより、奥行きを容易に認識することのできる超音波画像を形成することができる。そして、輝度算出部５８で算出された輝度値は順次画像形成部６０に送られ、超音波受信ビームの位置にマッピングされる。つまり、超音波受信ビーム１本が超音波画像の１画素となる。このようなマッピングを図２（ｂ）の矢印Ａ方向に順次行うと共に、振動子移動部５４の動作により矢印Ｂ方向に順次行うことにより、画像形成対象領域の３次元画像を形成することができる。形成される超音波画像を模式的に図７（ａ），（ｂ）に示す。図７（ａ）は、血管を主体に表示した超音波画像であり、図７（ｂ）は、骨を主体に表示した超音波画像である。
【００３３】
この場合、表示される超音波画像に対し、縮小や拡大を行うこともできるが、縮小や拡大を行わず、超音波の送受方向から生体を見た時の透視画像として実寸法で表示することにより、現実の血管の走行状態や骨の状態、例えば骨折後の再生状況等を容易に認識することが可能となる。また、縮小拡大処理を省略することは回路構成の簡略化にも寄与し装置の小型化を促進することが可能となる。
【００３４】
このように、本実施形態の超音波診断装置１０によれば、実際に超音波の送受信を行う超音波振動子２４を収納したケース１２の上表面に上方を向いた表示部１４を配置することにより、超音波振動子２４の移動操作位置と表示部１４とを同時に目視することができるので、超音波診断画像を用いた診断時において、視線移動が軽減され疲労感の抑制や操作性の向上を行うことができる。また、容易にオールインワン型とすることができるので、操作時に従来のように両手を広げた状態で体をひねる等不自然な姿勢で操作する必要がなくなる。
【００３５】
ところで、上述したように取得したエコー強度を閾値と比較することにより得られる二値化情報によって順次深さ情報を取得し、輝度値を決めていく場合、図７（ａ），（ｂ）に示すように、実際には、観察対象以外の不要な部分も画像上に表示されてしまう。そこで、所望の生体のみ、すなわち観察したい組織のみを表示部１４上に表示する手法を図８〜図１１を用いて示す。エコーデータに基づいて深さ情報を取得し輝度値を算出して画像を形成する手順は、前述した方法と同じであるが、図８〜図１１の手法においては、表示したい注目組織の連結性を検出することにより、指定した組織に連結した部分のみを選択的に表示するようにしている。そのため、画像処理部２８は、図８（ａ）に示すように、深さ検出部５６の代わりに表示したい注目組織を指定する基準点設定部６２、及び基準点設定部６２によって指定された表示基準点（基準座標）に基づいて、組織の連結性を抽出する連結領域抽出部６４を有している。基準点設定部６２は、図９に示すように、血管等の３次元画像を表示するのに先立ち表示部１４上に表示されたＢモード断層画像の任意の組織を「表示基準点１」や「表示基準点２」のように任意に指定することができる。図９の場合、２点を指定している例を示している。図１１には、連結領域抽出部６４における連結性検出のためのフローチャートが示されている。連結領域の抽出は例えばテクスチャー解析やモルフォロジーフィルタ等を用いた手法が知られているが、本実施形態では、二値化処理を用いて抽出する方法を示す。
【００３６】
Ｂモード断層画像は、例えば、表示部１４の中央部分（図２（ａ）の超音波振動子２４の矢印Ｂ方向の中央）で超音波振動子２４のメカニカルスキャンに先立って行われる（Ｓ１００）。また、表示基準点の設定は、例えば、表示部１４のタッチパネル１４ａを用いて所望の画素位置を指定することにより行う（Ｓ１０１）。
【００３７】
図８（ｂ）には、連結領域抽出部６４の構成例が示されている。連結領域抽出部６４は、ＣＰＵ３０から入力される閾値（スキャンスイッチ２２を回線操作する等により設定した閾値）に基づいて、超音波送受信部２６から得られるエコーデータの二値化処理を行う二値化処理部６６、二値化処理の結果に基づいて処理対象の画素の周囲との連結性を判定する近傍探索部６８、連結結果（二値化データ）を記憶しておく３次元メモリ７０及びメモリアクセス部７２等を含んでいる。
【００３８】
３次元メモリ７０は、基準点設定部６２により表示基準点が指定されると、一度全ての二値化データが「０」でクリアされ（Ｓ１０２）、表示基準点として設定された画素に対応する位置の３次元メモリ７０の座標に「１」が設定される（Ｓ１０３）。
【００３９】
この状態で現実の超音波画像の形成のためのスキャンを開始する（Ｓ１０４）。この時のスキャン開始位置は、任意の位置でよいが、例えば先にＢモード断層画像を表示するためにスキャンを行った中央位置から行うことができる。
【００４０】
超音波送受信部２６から順次エコーデータが二値化処理部６６に入力されると、ＣＰＵ３０から提供される閾値（図６（ａ），（ｂ）参照）に基づき順次注目ボクセルの二値化が行われる（Ｓ１０５）。二値化の結果「０」である場合、例えば血管の場合、閾値よりもエコー強度が大きい場合、注目ボクセル座標に対応する３次元メモリ７０に「０」を設定する（Ｓ１０６）。一方、二値化の結果「１」である場合、例えば血管の場合、閾値よりもエコー強度が小さき場合、図１０に示すような３画素×３画素×３画素のマスク７４を用いて、注目ボクセルが周囲と連結しているか否かを調べる。つまり、注目ボクセルの座標をマスク７４の中心部７４ａとして、３次元メモリ上でその近傍ボクセルに「１」が存在するか否かを判別する（Ｓ１０７）。
【００４１】
そして、注目ボクセルの隣接位置に「１」が存在する場合のみ、注目ボクセル座標に対応する３次元メモリ７０の座標に「１」を設定する（Ｓ１０８）。また、ステップ（Ｓ１０５）の二値化の結果は「１」であるが、近傍位置に「１」が存在しない場合、つまり、表示基準点から離れた位置に存在する血管に関する二値化データの場合、ステップ（Ｓ１０６）に移行し、注目ボクセル座標に対応する３次元メモリ７０に「０」を設定する。前述したように、始めは表示基準点のみが「１」であるため、表示基準点で指定した画素に隣接する画素、つまり表示基準点に連結している二値化結果「１」のみの画素が３次元メモリ７０上で二値化結果「１」と決定され、それ以外の非連結画素は、二値化結果「０」と修正判定される。３次元メモリ７０は、二値化結果「１」と判定された座標データを順次輝度算出部５８に供給し、図５に示した場合と同様に２次元画像の１画素の輝度情報を算出し、画像形成部６０において順次超音波画像を形成する。
【００４２】
このような連続性判定を電子スキャン方向（図２（ｂ）の矢印Ａ方向）及びメカニカルスキャン方向（図２（ｂ）の矢印Ｂ方向）に行い、スキャンが全て終了したか否かの判断をＣＰＵ３０において行う（Ｓ１０９）。もし、電子スキャン方向の判定が終わっていない場合、注目ボクセルを電子スキャン方向に１つ移動し（Ｓ１１０）、ステップ（Ｓ１０５）に戻り、上述した処理を繰り返す。同様に、メカニカルスキャン方向の判定が終わっていない場合、判定対象を次のプレーンに移すと共に、注目ボクセルを移動し（Ｓ１１０）、ステップ（Ｓ１０５）に戻り、上述した処理を繰り返す。
【００４３】
このような表示基準点との連結性の判定を少なくとも３次元空間内の各エコーデータに対し１回行うことにより、図１２に示すような「表示基準点１に連結した画像」、「表示基準点２に連結した画像」のみを表示することができる。すなわち、観察対象以外の組織を表示から排除した画像表示を行うことができる。なお、図１１のフローチャートに基づく処理では、リアルタイムでの画像形成が可能であるが、初期の段階では、表示基準点を頂点として、ピラミット状に順次表示画像（血管部分）が成長するように表示が行われ、ある程度まで処理が進むと血管幅で成長が進むようになる。また、超音波振動子２４の往復のメカニカルスキャンを繰り返し行う場合、図１２のように、超音波画像が形成された後、超音波診断装置１０を生体に対して移動させると、移動後の位置における超音波画像に更新された状態が表示される。従って、例えば、超音波診断装置１０を順次移動させることにより血管等の走行状態の確認を広範囲に行うことが可能となる。
【００４４】
また、表示基準点を設定する場合、各表示基準点毎に表示色の設定ができるように構成することにより、表示基準点を複数設定する場合でも、観察対象の組織の識別を容易に行うことが可能となる。なお、図１２に示すように、表示基準点１による画像と、表示基準点２により画像が交差する場合には、各座標位置に基づいて、表示色に優劣を付けることで、深さ方向の位置関係も容易に認識することが可能となる。また、超音波診断装置１０を血管走行方向等に沿って移動させた結果、それまで、別々に走行し、別々の色で表示されていた血管が、合流し１本になった場合には、一色の表示色に統一することが好適である。
【００４５】
ところで、上述した例においては、超音波の深さ情報（座標位置）とその深さを示す輝度値との対応付けを行った深さ−輝度テーブルは予め準備したものを用いたが、スキャンにより取得したエコーデータに基づいて、順次生成することもできる。
【００４６】
例えば、図１３（ａ）に示すように、電子スキャン（図２（ｂ）の矢印Ａ方向のスキャン）を行う毎に表示対象組織の深さの最小値、最大値を求めると共に、メカニカルスキャン（図２（ｂ）の矢印Ｂ方向のスキャン）を行う毎に最小値、最大値の更新があるか否かの判定を行い、更新がある場合には更新を行うようにする。そして、得られた最小値及び最大値に基づいて、図１３（ｂ）に示すような深さ−輝度テーブルを生成する。本実施形態の場合、前述したように超音波の反射深さが深くなるにつれて輝度値が低くなるようにテーブルを生成する。この時、最大値で輝度値「０」としてしまうと、抽出組織の最深部が見にくくなるため、例えば、最大値に係数Ｋ（例えば、約１．５等マニュアルにて設定変更可能）を乗算した値が輝度値「０」、最小値が輝度値「１００」になるようにテーブルを作成することにより、観察したい組織の深さに応じて最適な輝度表現を行うことが可能になり、表示する超音波画像の視認性の向上を行うことができる。
【００４７】
図１４〜図１６には、本実施形態の超音波診断装置の変形構成例が示されている。図２に示す超音波診断装置１０はオールインワンタイプとして示したが、図１４の超音波診断装置７６は、診断操作部（少なくとも超音波振動子と表示部を含む部分）７８と電源ユニット８０を別構成としている。電源ユニット８０をケース７８ａから分離し、ケーブル８０ａで接続とすることにより超音波診断装置７６の診断操作部７８の小型化及び軽量化を行うことが可能になり、操作性の向上に寄与することができる。なお、超音波診断装置７６の構成及び機能は、電源ユニット８０をケース７８ａの外部に出した以外、図２に示す超音波診断装置１０と同様であるためその説明は省略する。
【００４８】
図１５に示す超音波診断装置８２は、さらに、小型化及び軽量化を目的としたものであり、診断操作部８４のケース８４ａから電源ユニット８０に加え、ＣＰＵ３０や画像処理部２８、超音波送受信部２６等を分離し、制御本体部８６として別構成とした例である。この場合、超音波診断装置７６よりさらに診断操作部８４の小型化及び軽量化を行うことが可能となる。また、必要に応じて、振動子特性の異なる診断操作部８４を複数準備すれば、超音波診断装置７６に対する選択的なつなぎ換えも可能となる。なお、この場合、診断操作部８４はケーブル８６ａにより制御本体部８６と接続されるため、制御本体部８６内部にはその接続のための接続基板８８等が追加される。
【００４９】
図２、図１４、図１５等で示した超音波診断装置１０，７６，８２等は、超音波振動子２４として、２Ｄアレイを用いた例を示したが、図１６（ａ），（ｂ）においては、超音波振動子として１Ｄアレイを用いた例を示している。一例として図２に対応する構成において、１Ｄアレイを適用した構造を示す。超音波診断装置１０の場合、２Ｄアレイの超音波振動子２４に対しシャフト４０に係合した移動電極４２を用いて順次駆動信号の供給及び受信信号の取得を行ったが、図１６（ａ）の超音波診断装置９０の場合、シャフト４０に１Ｄアレイの超音波振動子９２を支持台９２ａを介して直接接続している。
【００５０】
１Ｄアレイの超音波振動子９２がケース９０ａ内を移動するため、超音波振動子９２の送受信面とケース９０ａの内面との間には空間が必要になるが、空気層が存在すると超音波の減衰が極端に大きくなる。そこで、超音波振動子９２をオイルで満たされたオイル袋９４内部に移動自在に配置し、超音波振動子９２の送受信面とケース９０ａの内面との間に空気層が存在しないようにする。超音波振動子９２を支持する支持台９２ａの移動機構に関しては、図２で説明した移動電極４２の移動機構と同じである。なお、オイル袋９４の収納スペースの確保及び、ケース９０ａ内にオイルと各基板等の電子部品との完全分離を行うため、及び超音波振動子９２の移動に伴って移送する超音波振動子９２と超音波送受信部２６との接続を行うフレキシブルケーブル９２ｂの移動スペースを確保するため、仕切板９６を設けることが好ましい。この場合、ケース９０ａの大きさは超音波診断装置１０のケース１２に比べ大きくなるが、１Ｄアレイの超音波振動子９２を用いることにより、超音波診断装置１０に比べ大幅なコストダウンを行うことが可能となる。もちろん２Ｄアレイに代えて１Ｄアレイを用いる点以外は、基本的に超音波診断装置９０と超音波診断装置１０構成は同じであり、各構成の詳細説明は省略する。
【００５１】
また、図１４，１５の構成においても１Ｄアレイに適用は可能であり、各構成における効果をそれぞれ得ることができる。
【００５２】
なお、本実施形態において、各図で説明した構成や処理手順は一例であり、実際に超音波の送受信を行う超音波振動子を収納したケース上表面に表示部を配置して、表示部に生体の超音波画像を表示する構成であれば、本実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、実際に超音波の送受信を行う超音波振動子を収納したケース上表面に表示部を配置しているので、超音波振動子の移動操作位置と表示部とを同時に目視することができるので、視線移動が軽減され疲労感の抑制や操作性の向上を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る超音波診断装置の外観及び使用状態を説明する説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係る超音波診断装置の内部構造を説明する説明図である。
【図３】本発明の実施形態に係る超音波診断装置に用いる移動接点の詳細構造を説明する説明図である。
【図４】本発明の実施形態に係る超音波診断装置の構成ブロック図である。
【図５】本発明の実施形態に係る超音波診断装置の画像処理部の詳細を説明する説明図である。
【図６】本発明の実施形態に係る超音波診断装置の画像形成時に用いる閾値とエコー強度との関係を説明する説明図である。
【図７】本発明の実施形態に係る超音波診断装置で形成される超音波画像の表示例を説明する説明図である。
【図８】本発明の実施形態に係る超音波診断装置の他の画像処理部の詳細を説明する説明図である。
【図９】図８の構成で連結性の判定に使用する表示基準点の設定を説明する説明図である。
【図１０】図８の構成で連結性の判定に使用するマスクを説明する説明図である。
【図１１】図８の構成の連結性の判定の定順を説明するフローチャートである。
【図１２】図８の構成の連結性の判定を用いた場合に超音波診断装置で形成される超音波画像の表示例を説明する説明図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る超音波診断装置で使用する深さ−輝度テーブルの生成例を説明する説明図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る超音波診断装置の他の構成を説明する説明図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る超音波診断装置の他の構成を説明する説明図である。
【図１６】本発明の実施形態に係る超音波診断装置に１Ｄアレイの超音波振動子を用いる場合の構成を説明する説明図である。
【符号の説明】
１０超音波診断装置、１２ケース、１４表示部、１４ａタッチパネル、１６腕、１８支持アーム、２０電源スイッチ、２２スキャンスイッチ、２４超音波振動子、２６超音波送受信部、２６ａ送信回路、２６ｂ受信回路、２８画像処理部、３０ＣＰＵ、３２充電式電源ユニット、３４コネクタ基板、３６電源供給基板、３８モータ、４０シャフト、４２移動電極、４２ａ支持台、４４減速ギア、４６個別電極、４８ａ，４８ｂ移動接点。

Claims

生体が含まれる３次元空間に対し超音波の送受信を行いエコーデータを取得し超音波画像を得る超音波診断装置であって、
超音波の送受信を行う超音波振動子と、
前記超音波振動子が取得したエコーデータに基づいて形成した超音波画像を表示する表示部と、
送受信面であるケース下面と、前記ケース下面とは反対側の表面であるケース上面と、を有し、少なくとも前記超音波振動子を収納し、前記ケース下面が前記生体に直接接触する可搬型のケースと、
を含み、
前記ケース内におけるケース下面側に前記超音波振動子が収容され、
前記ケース上面に前記表示部が上方向きで配置され、
前記超音波振動子により深さ方向に形成される超音波ビームを第１スキャン方向及び第２スキャン方向にスキャンすることにより前記３次元空間が構成され、
前記超音波画像は、前記超音波振動子から深さ方向に生体を見た時の透視画像であり、当該透視画像により生体が実寸法で表示される、
ことを特徴とする超音波診断装置。
請求項１記載の装置において、
前記透視画像は、前記三次元空間内において抽出された連続性をもった１又は複数の連続領域を表す画像である、ことを特徴とする超音波診断装置。
請求項２記載の装置において、
前記透視画像は、前記複数の連続領域をそれぞれ異なる表示色で表す画像である、ことを特徴とする超音波診断装置。