JP4381344B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

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Description

この発明は、超音波探触子から超音波を被検体内に照射し、当該体内および体内に挿入されている穿刺針から反射される超音波を当該超音波探触子で受信し超音波画像を順次生成する超音波診断装置、超音波画像生成方法および超音波画像生成プログラムに関する。
従来より、体内の特定部位対する組織診断や細胞診断、ドレナージ（排液術）や放射性物質のインプラントなどの目的で行われる穿刺術が超音波診断装置により描出される画像下で行われている。例えば、特許文献１（特開昭６１−３１１２９号公報）では、プローブ（超音波探触子）を体表面に接触させ、そのプローブに取り付けられた穿刺針挿入用アタッチメントから体内に穿刺針を挿入しつつ超音波診断装置を作動させて、体内組織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るようにしている。
特開昭６１−３１１２９号公報
ところで、上記した従来の技術は、以下に説明するように、超音波画像上に穿刺針を描出することが難しいという問題があった。すなわち、穿刺針に対する超音波ビームの角度がまったく考慮されていないので、ほぼ鏡面反射する穿刺針からの超音波ビームをプローブが受け取ることができない場合や受け取っても信号が弱い場合も多く、超音波画像において穿刺針が明確に表示されにくい場合がある（例えば、穿刺針が途切れ途切れに表示される）という問題点があった。
そこで、この発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、穿刺針を超音波画像上に明確に表示することが可能な超音波診断装置、超音波画像生成方法および超音波画像生成プログラムを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するため、第１の観点の発明は、超音波探触子から超音波を被検体内に照射し、当該体内および体内に挿入されている穿刺針から反射される超音波を当該超音波探触子で受信し超音波画像を順次生成する超音波診断装置において、超音波画像を順次記憶する超音波画像記憶手段と、前記超音波画像記憶手段に記憶された超音波画像を生成順に順次重ね合わせる超音波画像重ね合せ手段と、前記超音波画像重ね合せ手段により重ね合わされた画像を生成する重ね合せ画像生成手段と、を備えたことを特徴とする。
第１の観点の発明によれば、この超音波診断装置は、超音波画像を重ね合わせて生成するので、うまく表示されにくい（例えば、穿刺針が途切れ途切れに描出される）体内に挿入された穿刺針を超音波画像中に明確に表示することが可能となる。
また、第２の観点の発明は、上記の発明において、前記超音波画像重ね合せ手段は、穿刺針周辺の画像を重ね合わせることを特徴とする。
また、第２の観点の発明によれば、この超音波診断装置は、穿刺針周辺の画像を重ね合わせて生成するので、超音波画像中の穿刺針周辺のみを明確に表示することが可能となる。
また、第３の観点の発明は、上記の発明において、前記重ね合せ画像生成手段は、前記超音波画像記憶手段に記憶された超音波画像を画素ごとに加算することを特徴とする。
また、第３の観点の発明によれば、この超音波診断装置は、超音波画像を画素ごとに順次加算するので、比較的簡易な処理で超音波画像中の穿刺針を明確に表示することが可能となる。
また、第４の観点の発明は、上記の発明において、前記重ね合せ画像生成手段は、前記超音波画像記憶手段に記憶された超音波画像が画素ごとに平均化して重ね合わせることを特徴とする。
また、第４の観点の発明によれば、この超音波診断装置は、超音波画像を画素ごとに平均化して順次重ね合わせるので、超音波画像のノイズの影響を少なくすることができ、超音波画像中の穿刺針を明確に表示することが可能となる。
また、第５の観点の発明は、上記の発明において、前記重ね合せ画像生成手段は、前記超音波画像記憶手段に記憶された超音波画像を画素ごとに輝度が最大のものを抽出することを特徴とする。
また、第５の観点の発明によれば、この超音波診断装置は、超音波画像を画素ごとに輝度が最大のものを抽出して順次重ね合わせるので、超音波画像中の穿刺針を明確に表示することが可能となる。
また、第６の観点の発明は、上記の発明において、ユーザから所定の設定変更を受け付ける設定変更手段をさらに備え、前記超音波画像重ね合せ手段は、当該設定変更手段によって変更された設定に基づいて超音波画像を重ね合わせることを特徴とする。
また、第６の観点の発明によれば、この超音波診断装置は、ユーザからの設定変更を受け付けるので、例えば、超音波画像を時間単位やフレーム単位で加算するような設定や、あるいは、あらかじめユーザからの条件入力を受け付けて画像処理を自動的に行う設定などを受け付けることが可能となる。
また、第７の観点の発明は、上記の発明において、超音波探触子から超音波を被検体内に照射し、当該体内および当該体内に挿入されている穿刺針から反射される超音波を当該超音波探触子で受信して超音波画像を順次生成する超音波診断装置において、前記体内に挿入されている穿刺針に対して垂直に超音波を照射する超音波照射制御手段と、前記超音波照射制御手段によって得られた穿刺針の反射信号を画像に変換する画像変換手段と、前記画像変換手段により画像化された穿刺針の画像を生成する画像生成手段と、を備えたことを特徴とする。
また、第７の観点の発明によれば、この超音波診断装置は、体内に挿入された穿刺針に対して垂直に超音波を照射するので、穿刺針から強い反射信号を得ることができ、超音波画像中の穿刺針を明確に表示することが可能となる。
また、第８の観点の発明は、上記の発明において、前記超音波照射制御手段は、前記超音波探触子に付属部品を取り付けることで超音波画像上に表示される目標線に対して垂直に超音波を照射することを特徴とする。
また、第８の観点の発明によれば、この超音波診断装置は、穿刺針を体内に挿入する目安となる目標線に対して超音波を垂直に照射するので、穿刺針に対してほぼ垂直に超音波を照射することが可能となる。
また、第９の観点の発明は、上記の発明において、前記穿刺針の位置を特定する位置検知手段をさらに備え、前記超音波照射制御手段は、当該位置検知手段により特定された位置に対して垂直に超音波を照射することを特徴とする。
また、第９の観点の発明によれば、この超音波診断装置は、穿刺針に取り付けられた検知手段（例えば、センサ）により位置を特定するので、穿刺針に対してほぼ垂直に超音波信号を照射することが可能となる。
また、第１０の観点の発明は、上記の発明において、前記超音波照射制御手段は、前記穿刺針を体内に挿入させつつ複数方向に超音波の照射を行った後、強い反射信号を得られた方向に対してさらに超音波を照射することを特徴とする。
また、第１０の観点の発明によれば、この超音波診断装置は、あらかじめ複数方向に超音波を照射し、強い反射信号を得られた方向に対して超音波を照射するので、穿刺ガイドやセンサを用いることなく、穿刺針に対してほぼ垂直に超音波を照射することが可能となる。
また、第１１の観点の発明は、上記の発明において、ユーザから所定の設定変更を受け付ける設定変更手段をさらに備え、前記超音波画像照射制御手段は、当該設定変更手段によって変更された設定に基づいて、超音波を照射することを特徴とする。
また、第１１の観点の発明によれば、この超音波診断装置は、超音波信号の照射方向ついてユーザの設定変更を受け付けるので、穿刺針の位置が確認できる場合（例えば、位置センサや目視で確認）には、超音波照射の方向をユーザが自由に変更して、穿刺針に対して超音波を垂直に照射するように調整することが可能となる。
また、第１２の観点の発明は、上記の発明において、前記超音波照射制御手段は、穿刺針に対して垂直に超音波を照射して穿刺針の画像データを生成するとともに、被検体に対して超音波を照射して被検体内の画像データを生成するものであって、当該体内の画像データと当該穿刺針の画像データとを組み合わせて画像を生成する組合せ生成手段をさらに備えることを特徴とする。
また、第１２の観点の発明によれば、この超音波診断装置は、体内の画像と穿刺針付近の画像を組み合わせて表示するので、穿刺術を安全に行うことが可能となる。
また、第１３の観点の発明は、上記の発明において、前記超音波画像は二次元または三次元の超音波画像であることを特徴とする。
また、第１３の観点の発明によれば、この超音波診断装置は、二次元のみならず三次元の超音波画像においても穿刺術を安全に行うことができる。
また、第１４の観点の発明は、上記の発明において、超音波探触子から超音波を被検体内に照射し、当該体内および体内に挿入されている穿刺針から反射される超音波を当該超音波探触子で受信し超音波画像を順次生成する超音波画像生成方法において、超音波画像を順次記憶し、前記記憶された超音波画像を生成順に順次重ね合わせ、前記重ね合わされた画像を生成する、ことを特徴とする。
また、第１４の観点の発明によれば、この超音波画像生成方法は、超音波画像を重ね合わせて生成し、その生成した画像を表示するので、うまく表示されにくい（例えば、穿刺針が途切れ途切れに表示される）体内に挿入された穿刺針を超音波画像中に明確に表示することが可能となる。
また、第１５の観点の発明は、上記の発明において、超音波探触子から超音波を被検体内に照射し、当該体内および体内に挿入されている穿刺針から反射される超音波を当該超音波探触子で受信し超音波画像を順次生成する方法をコンピュータに実行させる超音波画像生成プログラムにおいて、超音波画像を順次記憶する超音波画像記憶手順と、前記超音波画像記憶手段に記憶された超音波画像を生成順に順次重ね合わせる超音波画像重ね合せ手順と、前記超音波画像重ね合せ手段により重ね合わされた画像を生成する重ね合せ画像生成手順と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
また、第１５の観点の発明によれば、この超音波画像生成プログラムは、超音波画像を重ね合わせて生成し、その生成した画像を表示するので、うまく表示されにくい（例えば、穿刺針が途切れ途切れに表示される）体内に挿入された穿刺針を超音波画像中に明確に表示することが可能となる。
また、第１６の観点の発明は、上記の発明において、超音波探触子から超音波を被検体内に照射し、当該体内および当該体内に挿入されている穿刺針から反射される超音波を当該超音波探触子で受信して超音波画像を順次生成する超音波画像生成方法において、前記体内に挿入されている穿刺針に対して垂直に超音波を照射し、前記超音波照射制御手段によって得られた穿刺針の反射信号を画像に変換し、前記画像変換手段により画像化された穿刺針の画像を生成する、ことを特徴とする。
また、第１６の観点の発明によれば、この超音波画像生成方法は、体内に挿入された穿刺針に対して垂直に超音波を照射するので、穿刺針から強い反射信号を得ることができ、超音波画像中の穿刺針を明確に表示することが可能となる。
また、第１７の観点の発明は、上記の発明において、超音波探触子から超音波を被検体内に照射し、当該体内および当該体内に挿入されている穿刺針から反射される超音波を当該超音波探触子で受信して超音波画像を順次生成する方法をコンピュータに実行させる超音波画像生成プログラムにおいて、前記体内に挿入されている穿刺針に対して垂直に超音波を照射する超音波照射制御手順と、前記超音波照射制御手段によって得られた穿刺針の反射信号を画像に変換する画像変換手順と、前記画像変換手段により画像化された穿刺針の画像を生成する画像生成手順と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
また、第１７の観点の発明によれば、この超音波画像生成プログラムは、体内に挿入された穿刺針に対して垂直に超音波を照射するので、穿刺針から強い反射信号を得ることができ、超音波画像中の穿刺針を明確に表示することが可能となる。
本発明によれば、この超音波診断装置、超音波画像生成方法および超音波画像生成プログラムは、超音波画像を重ね合わせて生成し、その生成した画像を表示するので、うまく表示されにくい（例えば、穿刺針が途切れ途切れに表示される）体内に挿入された穿刺針を超音波画像中に明確に表示することが可能となる。
また、本発明によれば、この超音波診断装置、超音波画像生成方法および超音波画像生成プログラムは、体内に挿入された穿刺針に対して垂直に超音波を照射するので、穿刺針から強い反射信号を得ることができ、超音波画像中の穿刺針を明確に表示することが可能となる。
以下に添付図面を参照して、この発明に係る超音波診断装置、超音波画像生成方法および超音波画像生成プログラムの実施例を詳細に説明する。なお、以下では、超音波診断装置を実施例１として説明した後に、本発明に含まれる他の実施例を実施例２および実施例３として説明する。
以下の実施例１では、実施例１に係る超音波診断装置の概要および特徴、超音波診断装置の構成および処理の流れを順に説明し、最後に実施例１による効果を説明する。
［概要および特徴（実施例１）］
まず最初に、図１を用いて、実施例１に係る超音波診断装置の概要および特徴を説明する。図１は、実施例１に係る超音波診断装置の概要を説明するための図である。同図に示すように、この超音波診断装置は、超音波診断装置に接続されたプローブを体表面に接触させて超音波を照射し、体内および体内に挿入された穿刺針から反射される反射信号を受信して、その受信信号に基づいて体内および穿刺針の超音波画像（断層像）を生成する。
このような概要を有する超音波診断装置は、超音波画像を重ね合わせて生成し、その生成した画像を表示する点に主たる特徴があり、これによって、超音波画像上に穿刺針を明確に表示することが可能となる。
この主たる特徴について簡単に説明すると、この超音波診断装置は、穿刺針を体内に挿入しつつ体表面に対して垂直真下方向にスキャンを開始すると、超音波画像上に体内の特定断面における像と、穿刺術の目標となる患部の像と、穿刺ガイドが表示される。
ここで、穿刺ガイドは、プローブに穿刺針挿入用アタッチメントを利用して穿刺を行う際に穿刺針の予想進路を超音波画像上に表示するもので、ユーザはこの穿刺ガイドを患部に向けてプローブを動かしながら微調整し、この穿刺ガイドに沿って穿刺針を体内に挿入していく。そして、この超音波診断装置は、体内および体内に挿入された穿刺針から反射される反射信号を受信して生成した超音波画像をスキャン開始と同時に順次記憶している。
続いて、出力部（例えば、ディスプレイ）に表示されている超音波画像上の穿刺針挿入付近（例えば、途切れた途切れに生成される穿刺針の画像や、穿刺針を挿入した周辺に体内組織の引きつれが確認される）にユーザからの範囲指定（例えば、ディスプレイ上においてカーソルなど指定）を受け付けると、この超音波診断装置は、順次記憶した超音波画像の中から範囲指定を受け付けた直前までに記憶された超音波画像を読み出す（例えば、何秒前など時間目安に、あるいは、フレーム数を指定して読み出す）。
次に、これら超音波画像の範囲指定部分について各ピクセルごとに画素を加算して、各ピクセルを重ね合わせた超音波画像を作成する。また、この重ね合わせた超音波画像を作成している間も順次超音波画像は記憶されており、この重ね合わせた超音波画像と最新の超音波画像を組み合わせて生成し出力部に表示する。
このことから、この超音波診断装置は、うまく生成されにくい（例えば、穿刺針が途切れ途切れに生成される）体内に挿入された穿刺針の超音波画像をユーザから指定を受け付けた穿刺針周辺の範囲について順次重ね合わせて生成するので、超音波画像中の穿刺針を明確に表示することが可能となる。
［超音波診断装置の構成（実施例１）］
次に、図２および図３を用いて、実施例１に係る超音波診断装置１０の構成を説明する。図２は、実施例１に係る超音波診断装置１０の構成を示すブロック図であり、図３は、実施例１に係る画像記憶部に記憶される画像を示す図である。図２に示すように、この超音波診断装置１０は、入力部１１と、出力部１２と、記憶部１３と、制御部１４とから構成される。
このうち、入力部１１は、各種の情報の入力を受付ける入力手段であり、具体的には、後述する画像重ね合せ部１４ｃにおける画像処理範囲などを受け付けて入力する。また、出力部１２は、各種の情報を出力する出力手段であり、モニタ（若しくはディスプレイ、タッチパネル）を備えて構成され、具体的には、体内の特定断面における超音波画像や穿刺ガイドなどを表示出力する。
記憶部１３は、制御部１６による各種処理に必要なデータおよびプログラムを格納する格納手段（記憶手段）であり、特に本発明に密接に関連するものとしては、画像記憶部１３ａを備える。
この超音波画像記憶部１３ａは、後述する画像変換部１４ｂにおいて体内および体内に挿入された穿刺針からの反射信号を変換して得た超音波画像を記憶する手段であり、具体的には、図３に例示するように、画像変換部１４ｂにおいて反射信号を受信して生成した超音波画像をスキャン開始と同時に順次ＩＤを付して記憶する。
制御部１４は、ＯＳ（Operating System）などの制御プログラム、各種の処理手順などを規定したプログラムおよび所要データを格納するための内部メモリを有し、これらによって種々の処理を実行する処理部であり、特に本発明に密接に関連するものとしては、受信信号処理部１４ａと、画像変換部１４ｂと、画像重ね合せ部１４ｃと、画像出力部１４ｄとを備える。なお、画像重ね合せ部１４ｃは特許請求の範囲に記載の「超音波画像重ね合せ手段」に対応し、画像生成部１４ｄは、同じく「超音波画像生成手段」に対応する。
かかる制御部１４のなかで、受信信号処理部１４ａは、プローブ２０からの送られてくる反射信号を受け付けて画像変換部１４ｂに中継する処理部であり、具体的には、体内および体内に挿入された穿刺針から反射される超音波信号をプローブ２０を介して受け付け、増幅、検波等の信号処理を行って、画像変換部１４ｂにその信号を出力する。
画像変換部１４ｂは、受信信号処理部１４ａから送られてきた信号を画像変換する処理部であり、具体的には、受信信号処理部１４ａから送られてきた信号を超音波断層画像に変換し、画像生成部１４ｄおよび記憶部１３に出力する。
画像重ね合せ部１４ｃは、出力部１２に生成される超音波画像について画像処理を行う処理部であり、具体的には、入力部１１おいてユーザから画像処理範囲の指定を受け付けると、画像記憶部１３ａに記憶されている超音波画像を読み出して（例えば、図３に例示する装置内部に記憶された画像から、何秒前など時間目安に、あるいは、フレーム数を指定して読み出す）、各超音波画像におけるユーザの指定範囲について、各ピクセルごとに画素を加算して、各ピクセルを重ね合わせた超音波画像を画像生成部１４ｄに出力する。
画像生成部１４ｄは、出力部１２に超音波画像を生成する処理部であり、具体的には、画像変換部１４ｂから出力されてきた超音波断層画像と、画像記憶部１４ａから読み出した最新の超音波断層画像を組み合わせて出力部１２に生成する。
［穿刺針画像生成処理（実施例１）］
次に、図４を用いて、実施例１に係る穿刺針画像生成処理を説明する。図４は、実施例１に係る穿刺針画像生成処理の流れを示すフローチャートである。
同図に示すように、入力部１１を介してユーザから画像処理範囲の指定を受け付けると（ステップＳ４０１肯定）、画像重ね合せ部１４ｃは、ユーザからの指定を受け付ける直前までに記憶されている超音波画像を画像記憶部１３ａから読み出す（ステップＳ４０２）。次に、画像重ね合せ部１４ｃは、各超音波画像におけるユーザの指定範囲について、各ピクセルごとに画素を加算して、各ピクセルを重ね合わせた超音波画像を生成し（ステップＳ４０３）、生成したこの超音波画像を画像生成部１４ｄに出力する。
続いて、画像重ね合せ部１４ｃにおいて作成された超音波画像の出力を受けて画像生成部１４ｄは、画像記憶部１３ａから最新の超音波画像を読み出し、画像重ね合せ部１４ｃにおいて生成された超音波画像と組み合わせる（ステップＳ４０４）。そして、画像生成部１４ｄから生成した組み合わせ画像を出力部１２に出力して（ステップＳ４０５）、超音波診断装置１０は穿刺針生成処理を終了する。なお、以上に説明した処理は、ユーザから画像処理範囲の指定を受け付ける限り繰り返し行われる。
［実施例１の効果］
上述してきたように、実施例１によれば、この超音波診断装置１０は、超音波画像を重ね合わせて生成するので、うまく生成されにくい（例えば、穿刺針が途切れ途切れに生成される）体内に挿入された穿刺針の超音波画像が順次重ね合わされ、超音波画像中の穿刺針を明確に表示することが可能となる。
また、実施例１によれば、この超音波診断装置１０は、穿刺針周辺の画像を重ね合わせて生成するので、超音波画像中の穿刺針周辺のみを明確に表示することが可能となる。
また、実施例１によれば、この超音波診断装置１０は、超音波画像を画素ごとに加算して重ね合わせるので、比較的簡易な処理で超音波画像中の穿刺針を明確に表示することが可能となる。
ところで、上記の実施例１では、穿刺針付近の超音波画像について画像処理を行う超音波診断装置について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、超音波信号の照射方向を制御して穿刺針を超音波画像上に表示させるようにしてもよい。
そこで、以下の実施例２では、実施例２にかかる超音波診断装置の概要および特徴、超音波診断装置の構成および処理の流れについて順に説明し、最後に実施例２の効果を説明する。
［概要および特徴］
まず最初に、図５を用いて、実施例１に係る超音波診断装置の概要および特徴を説明する。図５は、実施例２に係る超音波診断装置の概要を説明するための図である。同図に示すように、この超音波診断装置は、超音波診断装置に接続されたプローブを体表面に接触させて一定の周期で超音波信号を照射し、体内および体内に挿入された穿刺針から反射される反射信号を受信して、その受信信号に基づいて体内および穿刺針の超音波画像（断層像）を生成する。
このような概要を有する超音波診断装置は、体内に挿入された穿刺針に対して垂直に超音波信号を照射する点に主たる特徴があり、これによって、穿刺針から強い反射信号を受け付けて穿刺針の超音波画像を生成し表示することが可能となる。
この主たる特徴について簡単に説明すると、この超音波診断装置は、穿刺針を体内に挿入しつつ超音波信号をプローブから照射する体内スキャンを開始すると、超音波画像上に体内の特定断面における像と、穿刺術の目標となる患部の像と、穿刺ガイドが表示される。ここで、穿刺ガイドは、プローブに穿刺針挿入用アタッチメントを利用して穿刺を行う際に穿刺針の予想進路を超音波画像上に表示するもので、ユーザはこの穿刺ガイドを患部に向けてプローブを動かしながら微調整し、この穿刺ガイドに沿って穿刺針を体内に挿入していく。そして、この体内スキャンにより得られた体内画像を一時記憶する。
また、体内に挿入された穿刺針は、体内スキャンにおける超音波の照射方向ではうまく表示されないが、例えば、体内組織の引きつれなどで穿刺針の大体の位置を確認しつつ体内にある程度挿入したところで、ユーザが超音波信号の照射方向を穿刺ガイドに対して垂直な方向に変更する。すると、ユーザは穿刺針をこの穿刺ガイドに沿って体内に挿入しているので、超音波信号は穿刺針に対してプローブからほぼ垂直に照射される。その結果、穿刺針から強い反射信号をプローブを介して受け付け、この反射信号を画像に変換して得た穿刺針の画像を一時記憶する。続いて、この超音波診断装置は、先ほど記憶した体内画像と穿刺針画像とを読み出し、これらの画像を組合せて生成し出力部（例えば、ディスプレイ）に表示する。
なお、超音波の照射を通常の方向と穿刺ガイドの方向へ交互に行って、それぞれから得られた画像を最終的に組み合わせて出力部に表示するようにしてもよい。例えば、通常画像を得るための１または複数の音線照射と、穿刺針画像を得るための１または複数の音線照射とを交互に行ってもよい。また、音線の照射は一回ごと交互に切り換えなくてもよく、通常画像を得るための音線照射と穿刺針画像を得るための音線照射を複数回ごとに切り換えて交互に行ってもよい。
このことから、この超音波診断装置は、体内に挿入された穿刺針に対して垂直に超音波を照射するので、穿刺針から強い反射信号を得ることができ、超音波画像中の穿刺針を明確に表示することが可能となる。
［超音波診断装置の構成（実施例２）］
次に、図６を用いて、実施例２に係る超音波診断装置の構成を説明する。図６は、実施例２に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。同図に示すように、この超音波診断装置３０は、出力部３１と、記憶部３２と、制御部３３とから構成される。
このうち、出力部３１は、各種の情報を出力する出力手段であり、モニタ（若しくはディスプレイ、タッチパネル）を備えて構成され、具体的には、体内の特定断面における超音波画像や穿刺ガイドなどを表示出力する。
記憶部３２は、制御部１６による各種処理に必要なデータおよびプログラムを格納する格納手段（記憶手段）であり、特に本発明に密接に関連するものとしては、体内画像記憶部３２ａと、穿刺針画像記憶部３２ｂとを備える。
かかる記憶部３２のなかで、体内画像記憶部３２ａは、体内スキャンにより得た超音波画像を記憶する記憶手段であり、具体的には、通常の動作で超音波を照射することにより得られる超音波断層画像を記憶する。穿刺針画像記憶部３２ｂは、穿刺針に対するスキャンにより得られる超音波画像を記憶する手段であり、具体的には、超音波画像上に表示される穿刺ガイドに対して超音波を照射することによって得られる穿刺針の画像を記憶する。
制御部３３は、ＯＳ（Operating System）などの制御プログラム、各種の処理手順などを規定したプログラムおよび所要データを格納するための内部メモリを有し、これらによって種々の処理を実行する処理部であり、特に本発明に密接に関連するものとしては、穿刺角度受付部３３ａと、受信信号処理部３３ｂと、画像変換部３３ｃと、超音波照射制御部３３ｄと、画像生成部３３ｅとを備える。なお、超音波照射制御部３３ｄは、特許請求の範囲に記載の「超音波照射制御手段」に対応し、画像変換部３３ｃは、同じく「画像変換手段」に対応し、画像生成部３３ｅは、同じく「画像生成手段」に対応する。
かかる制御部３３のうち、穿刺角度受付部３３ａは、超音波画像上に表示される穿刺ガイドの角度を受け付ける受付手段であり、具体的には、プローブ４０に付属部品（例えば、穿刺針挿入用アタッチメント）が取り付けられることにより、穿刺角度設定部４０ａから自動的に送られてくる信号を受け付ける。
受信信号受付部３３ｂは、プローブ４０からの送られてくる各種信号を受け付けて画像変換部３３ｃに中継する処理部であり、具体的には、穿刺角度受付部４０ａからの信号を画像変換部３３ｃに中継する。また、プローブ４０を介して体内および体内に挿入された穿刺針から送られてくる反射信号を受け付け、画像変換部３３ｃに中継する。
画像変換部３３ｃは、受信信号処理部３３ｂから送られてきた信号を画像変換する処理部であり、具体的には、受信信号処理部３３ｂを介して送られてくる穿刺角度受付部３３ａからの信号を穿刺ガイド画像に変換し、画像生成部３３ｅに出力する。また、受信信号処理部３３ｂを介して送られてくる体内および体内に挿入された穿刺針からの反射信号を超音波画像に変換して体内画像記憶部３２ａおよび穿刺針画像記憶部３２ｂに出力する。
超音波照射制御部３３ｄは、プローブ４０から照射される超音波の照射方向を制御する処理部であり、具体的には、プローブ４０の超音波切換入力部４０ｂを介してユーザから超音波照射方向の切換入力を受け付けると、超音波の照射方向を体表面に対して垂直方向から穿刺ガイドに対して垂直方向に切り換えて照射する。
画像生成部３３ｅは、出力部３１に超音波画像を生成する処理部であり、具体的には、
体内画像記憶部３２ａおよび穿刺針画像記憶部３２ｂから読み出した画像を組み合わせて、出力部３１に生成する。
［画像記憶処理（実施例２）］
次に、図７を用いて、実施例２に係る画像記憶処理の流れを説明する。図７は、実施例２に係る画像記憶処理の流れを示すフローチャートである。
同図に示すように、超音波診断装置３０を起動させ、プローブ４０を体表面にあてて出力部３１に表示される穿刺ガイドを目安に穿刺針を挿入させつつ体内スキャンを開始すると（ステップＳ７０１肯定）、体内からの反射信号を超音波断層画像に変換し、体内画像記憶部３２ａに一時記憶する（ステップＳ７０２）。
続いて、プローブ４０の超音波切換入力部４０ｂを介してユーザから超音波照射方向の切換入力を受け付けると、超音波照射制御部３３ｄは、超音波の照射方向を体表面に対して垂直方向から穿刺ガイドに対して垂直方向に切り換えて照射する（ステップＳ７０３）。この超音波照射方向の切換により、穿刺ガイドに対して垂直な方向にスキャンを開始する（ステップＳ７０４）。
すると、ユーザは穿刺針をこの穿刺ガイドに沿って体内に挿入しているので、超音波は穿刺針に対してプローブから垂直あるいはほぼ垂直に照射される。その結果、穿刺針から強い反射信号をプローブを介して受け付け、この反射信号を画像に変換して得た穿刺針の画像を穿刺針画像記憶部３２ｂに一時記憶する（ステップＳ７０５）。
そして、再びユーザが、超音波の照射方向を体表面に対して垂直方向に切り換えると（ステップＳ７０６）、超音波診断装置３０は画像記憶処理を一旦終了する。なお、以上に説明した処理は、ユーザがスキャンを続ける限り繰り返し行われる。
［画像生成処理（実施例２）］
続いて、図８を用いて、実施例２に係る画像生成処理の流れを説明する。図８は、実施例２に係る画像生成処理の流れを示すフローチャートである。
同図に示すように、プローブ４０の超音波切換入力部４０ｂを介してユーザから超音波照射方向（体表面に対して垂直方向）の切換入力を受け付けると（ステップＳ８０１）、画像生成部３３ｅは、体内画像記憶部３２ａから体内の超音波断層画像と、穿刺針画像記憶部３３ｂから穿刺針画像を読み出す（ステップＳ８０２）。そして、画像生成部３３ｅは、これらの画像を組み合わせて生成し出力部３１に出力して（ステップＳ８０３）、超音波診断装置は画像生成処理を終了する。なお、以上に説明した処理は、ユーザがスキャンを続ける限り繰り返し行われる。
［実施例２の効果］
上述してきたように、実施例２によれば、この超音波診断装置３０は、体内に挿入された穿刺針に対して垂直に超音波を照射するので、穿刺針から強い反射信号を得ることができ、超音波画像中の穿刺針を明確に表示することが可能となる。
また、実施例２によれば、この超音波診断装置３０は、穿刺針を体内に挿入する目安となる目標線に対して超音波を垂直に照射するので、穿刺針に対してほぼ垂直に超音波を照射することが可能となる。
また、実施例２によれば、この超音波診断装置３０は、体内の画像と穿刺針付近の画像を組み合わせて生成するので、穿刺術を安全に行うことが可能となる。
さて、これまで実施例１および２に係る超音波診断装置について説明したが、本発明は上述した実施例１および実施例２以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。そこで、以下では実施例３として、種々の異なる形態を（１）〜（９）にそれぞれ区分けして説明する。
（１）超音波画像の平均
上記の実施例１では、超音波画像を画素ごとに加算して重ね合わせる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、超音波画像を画素ごとに平均して重ね合わせるようにしてもよい。これにより、この超音波診断装置は、超音波画像のノイズの影響を少なくすることができ、超音波画像中の穿刺針を明確に表示することが可能となる。
（２）超音波画像の最大値輝度投影
上記の実施例１では、超音波画像を画素ごとに加算して重ね合わせる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、超音波画像を画素ごとに輝度が最大のものを抽出して重ね合わせるようにしてもよい。これにより、この超音波診断装置は、超音波画像中の穿刺針を明確に表示することが可能となる。
（３）画像処理における設定変更の受付
上記の実施例１では、ユーザから範囲指定を受け付けて画像処理を行う場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ユーザから設定の変更を受け付けて、その変更した設定に基づいて画像処理を行うようにしてもよい。例えば、超音波画像を時間単位やフレーム単位で加算するような設定や、あるいは、あらかじめユーザからの条件入力を受け付けて画像処理を自動的に行う設定などを受け付けることが可能となる。
（４）穿刺針の位置を特定して超音波を照射
上記の実施例２では、穿刺ガイドに対して超音波を垂直に照射する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、穿刺針に位置検知手段（例えば、位置センサ）を取り付けて位置を特定し、超音波を照射するようにしてよい。これにより、この超音波診断装置は、穿刺針に対してほぼ垂直に超音波を照射することが可能となる。
（５）あらかじめ複数方向に超音波を照射
上記の実施例２では、穿刺ガイドに対して超音波を垂直に照射する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、あらかじめ複数方向に超音波を照射し強い反射信号を得られた方向に対して超音波を照射するようにしてもよい。これにより、穿刺ガイドやセンサを用いることなく、穿刺針に対してほぼ垂直に超音波を照射することが可能となる。
（６）超音波照射設定の変更の受付
上記の実施例２では、ユーザから超音波照射方向の切換入力を受け付けると穿刺ガイドに対して垂直に超音波を照射する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ユーザが超音波の照射方向の設定を変更できるようにしてもよい。これにより、穿刺針の位置が確認できる場合（例えば、位置センサや目視で確認）には、超音波照射の方向をユーザが自由に変更して、穿刺針に対して超音波を垂直に照射するように調整することが可能となる。
（７）超音波画像の次元
上記の実施例では、超音波画像が二次元である場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、超音波画像が三次元であってもよい。これにより、この超音波診断装置は、三次元の超音波画像においても穿刺術を安全に行うことができる。
（８）装置構成
図２に示した超音波診断装置１０の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、超音波診断装置１０の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、例えば、画像変換部１４ｂと画像重ね合せ部１４ｃと画像生成部１４ｄとを統合するなど、各構成要素の全部または一部を各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
また、図６に示した超音波診断装置３０についても同様に、例えば、穿刺角度受付部３３ａと受信信号処理部３３ｂとを統合し、もしくは、画像変換部３３ｃと画像生成部３３ｅを統合するなど、各構成要素の全部または一部を各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
（９）穿刺針生成プログラム
ところで、上記の実施例１および２で説明した各種の処理は、あらかじめ用意されたプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータシステムで実行することによって実現することができる。そこで、以下では、図９および図１０を用いて、上記の実施例１および２と同様の機能を有する穿刺針生成プログラムを実行するコンピュータの一例を説明する。図９は、実施例１に係る穿刺針生成プログラムを実行するコンピュータを示す図であり、図１０は、実施例２に係る穿刺針生成プログラムを実行するコンピュータを示す図である。
図９に示すように、超音波診断装置としてのコンピュータ５０は、入力部５１、出力部５２、ＨＤＤ５３、ＲＡＭ５４、ＲＯＭ５５およびＣＰＵ５６をバス６０で接続して構成される。ここで、入力部５１は、図２に示した入力部１１に対応し、出力部６２は同じく出力部１２に対応する。
そして、ＲＯＭ５５には、上記の実施例１に示した超音波診断装置１０と同様の機能を発揮する穿刺針生成プログラム、つまり、図９に示すように、受信信号処理プログラム５５ａ、画像変換プログラム５５ｂ、画像重ね合せプログラム５５ｃおよび画像生成プログラム５５ｄがあらかじめ記憶されている。なお、これらのプログラム５５ａ、５５ｂ、５５ｃおよび５５ｄについては、図２に示した超音波診断装置１０の各構成要素と同様、適宜統合または分散してもよい。
そして、ＣＰＵ５６が、これらのプログラム５５ａ、５５ｂ、５５ｃおよび５５ｄをＲＯＭ５５から読み出して実行することで、図９に示すように、各プログラム５５ａ、５５ｂ、５５ｃおよび５５ｄは、受信信号処理プロセス５６ａ、画像変換プロセス５６ｂ、画像重ね合せプロセス５６ｃおよび画像生成プロセス５６ｄとして機能するようになる。なお、各プロセス５６ａ、５６ｂ、５６ｃおよび５６ｄは、図２に示した受信信号処理部１４ａ、画像変換部１４ｂ、画像重ね合せ部１４ｃおよび画像生成部１４ｄにそれぞれ対応する。
また、ＨＤＤ５３には、図９に示すように、画像記憶テーブル５３ａが設けられる。この画像記憶テーブル５３ａは、図２に示した画像記憶部１３ａに対応する。そして、ＣＰＵ５６は、画像記憶テーブル５３ａから画像記憶データ５４ａを読み出してＲＡＭ５４に格納し、ＲＡＭ５４に格納された画像記憶データ５４ａに基づいて穿刺針生成処理を実行する。
なお、上記した各プログラム５５ａ、５５ｂ、５５ｃおよび５５ｄについては、必ずしも最初からＲＯＭ５５に記憶させておく必要はなく、例えば、コンピュータ５０に挿入されるフレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯディスク、ＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣカードなどの「可搬用の物理媒体」、または、コンピュータ５０の内外に備えられるＨＤＤなどの「固定用の物理媒体」、さらには、公衆回線、インターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮなどを介してコンピュータ５０に接続される「他のコンピュータ（またはサーバ）」などに各プログラムを記憶させておき、コンピュータ５０がこれらから各プログラムを読み出して実行するようにしてもよい。
また、図１０に示すように、超音波診断装置としてのコンピュータ７０は、出力部７１、ＨＤＤ７２、ＲＡＭ７３、ＲＯＭ７４およびＣＰＵ７５をバス８０で接続して構成される。ここで、出力部７１は、図６に示した出力部３１に対応する。
そして、ＲＯＭ７４には、上記の実施例２に示した超音波診断装置３０と同様の機能を発揮する穿刺針生成プログラム、つまり、図１０に示すように、穿刺角度受付プログラム７４ａ、受信信号処理プログラム７４ｂ、画像変換プログラム７４ｃ、超音波照射制御プログラム７４ｄおよび画像生成プログラム７４ｅがあらかじめ記憶されている。なお、これらのプログラム７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄおよび７４ｅについては、図６に示した超音波診断装置３０の各構成要素と同様、適宜統合または分散してもよい。
そして、ＣＰＵ７５が、これらのプログラム７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄおよび７４ｅをＲＯＭ７４から読み出して実行することで、図１０に示すように、各プログラム７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄおよび７４ｅは、穿刺角度受付プロセス７５ａ、受信信号処理プロセス７５ｂ、画像変換プロセス７５ｃ、超音波照射制御プロセス７５ｄおよび画像生成プロセス７５ｅとして機能するようになる。なお、各プロセス７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７５ｄおよび７５ｅは、図６に示した穿刺角度受付部３３ａ、受信信号処理部３３ｂ、画像変換部３３ｃ、超音波照射制御部３３ｄおよび画像生成部３３ｅにそれぞれ対応する。
また、ＨＤＤ７２には、図１０に示すように、体内画像記憶テーブル７２ａおよび穿刺針画像記憶テーブル７２ｂが設けられる。この体内画像記憶テーブル７２ａおよび穿刺針画像記憶テーブル７２ｂは、図６に示した体内画像記憶部３２ａおよび穿刺針画像記憶九部３２ｂにそれぞれ対応する。そして、ＣＰＵ７５は、体内画像記憶テーブル７２ａおよび穿刺針画像記憶テーブル７２ｂから体内画像記憶データ７３ａおよび穿刺針画像データ７３ｂを読み出してＲＡＭ７３に格納し、ＲＡＭ７３に格納された体内画像記憶データ７３ａおよび穿刺針画像記憶データ７３ｂに基づいて穿刺針生成処理を実行する。
なお、上記した各プログラム７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄおよび７４ｅについては、必ずしも最初からＲＯＭ７４に記憶させておく必要はなく、例えば、コンピュータ７０に挿入されるフレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯディスク、ＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣカードなどの「可搬用の物理媒体」、または、コンピュータ７０の内外に備えられるＨＤＤなどの「固定用の物理媒体」、さらには、公衆回線、インターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮなどを介してコンピュータ７０に接続される「他のコンピュータ（またはサーバ）」などに各プログラムを記憶させておき、コンピュータ７０がこれらから各プログラムを読み出して実行するようにしてもよい。
以上のように、本発明に係る超音波診断装置、超音波画像生成方法および超音波画像生成プログラムは、超音波探触子から超音波を被検体内に照射し、当該体内および体内に挿入されている穿刺針から反射される超音波を当該超音波探触子に受信し超音波画像を順次生成する場合に有用であり、特に、超音波画像中の穿刺針を明確に表示することに適する。
実施例１に係る超音波診断装置の概要を説明するための図である。 実施例１に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 実施例１に係る画像記憶部に記憶される画像を示す図である。 実施例１に係る穿刺針画像生成処理の流れを示すフローチャートである。 実施例２に係る超音波診断装置の概要を説明するための図である。 実施例２に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 実施例２に係る画像記憶処理の流れを示すフローチャートである。 実施例２に係る画像生成処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１に係る超音波画像生成プログラムを実行するコンピュータを示す図である。 実施例２に係る超音波画像生成プログラムを実行するコンピュータを示す図である。
符号の説明
１０ 超音波診断装置
１１ 入力部
１２ 出力部
１３ 記憶部
１３ａ 画像記憶部
１４ 制御部
１４ａ 受信信号処理部
１４ｂ 画像変換部
１４ｃ 画像重ね合せ部
１４ｄ 画像生成部
２０ プローブ
３０ 超音波診断装置
３１ 出力部
３２ 記憶部
３２ａ 体内画像記憶部
３２ｂ 穿刺針画像記憶部
３３ 制御部
３３ａ 穿刺角度受付部
３３ｂ 受信信号処理部
３３ｃ 画像変換部
３３ｄ 超音波照射制御部
３３ｅ 画像生成部
４０ プローブ
５０ コンピュータ
５１ 入力部
５２ 出力部
５３ ＨＤＤ（Hard disk memory）
５４ ＲＡＭ（Random access memory）
５５ ＲＯＭ（Read only memory）
５６ ＣＰＵ（Central processing unit）
６０ バス
７０ コンピュータ
７１ 出力部
７２ ＨＤＤ（Hard disk memory）
７３ ＲＡＭ（Random access memory）
７４ ＲＯＭ（Read only memory）
７５ ＣＰＵ（Central processing unit）
８０ バス

Claims (3)

  1. 超音波探触子から超音波を被検体内に照射し、当該体内および当該体内に挿入されている穿刺針から反射される超音波を当該超音波探触子で受信して超音波画像を順次生成する超音波診断装置において、
    前記体内に挿入されている穿刺針に対して垂直に超音波を照射する超音波照射制御手段と、
    前記超音波照射制御手段によって得られた穿刺針の反射信号を画像に変換する画像変換手段と、
    前記画像変換手段により画像化された穿刺針の画像を生成する画像生成手段とを備えており、
    前記超音波照射制御手段は、前記穿刺針を体内に挿入させつつ複数方向に超音波の照射を行った後、強い反射信号を得られた方向に対してさらに超音波を照射することを特徴とする超音波診断装置。
  2. 前記超音波照射制御手段は、穿刺針に対して垂直に超音波を照射して穿刺針の画像データを生成するとともに、被検体に対して超音波を照射して被検体内の画像データを生成するものであって、
    当該体内の画像データと当該穿刺針の画像データとを組み合わせて画像を生成する組合せ生成手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
  3. 前記超音波画像は二次元または三次元の超音波画像であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の超音波診断装置。
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