JP4443672B2

JP4443672B2 - 超音波診断装置

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Publication number: JP4443672B2
Application number: JP14210299A
Authority: JP
Inventors: 延夫山崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-10-14
Filing date: 1999-05-21
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2019-05-21
Also published as: US6336899B1; JP2000185041A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、超音波ビームをリアルタイムに３次元的に走査及びその３次元画像の表示が可能な超音波診断装置に係り、とくに超音波画像を見ながら穿刺針を被検体内の病巣等のターゲットにナビゲーションするシステム構成の工夫に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、臨床応用における肝臓に対する肝生検、すなわち肝実質の性状を診断するための生検及び腫瘤の性状を診断するための生検等や、あるいは治療応用における肝がん治療法、すなわち肝腫瘍内にエタノールを注入して肝腫瘍細胞を壊死させる方法等では、一般に穿刺針を患者の体内に挿入して行う診断及び治療（以下「穿刺術」）が行われている。
【０００３】
この穿刺術は、従来から各種の穿刺法が考案され診断及び治療に供されていたが、穿刺針を盲目的に穿刺してもよい場合を除き、リアルタイムにＸ線透視像等の画像を見ながら病巣等の穿刺ターゲットを確認して行うモニタ法と併用されることが多い。とくに近年では、安全性及び確実性をより一層高める目的で、Ｘ線透視に代わって超音波画像を用いて穿刺針の誘導を行う診断的治療手技（以下「超音波穿刺術」）が主流になっている。
【０００４】
この超音波穿刺術は、リアルタイム超音波画像の同一断層面に穿刺ターゲットと穿刺針とを描出し、その穿刺針の進入状況を見ながら行う映像下穿刺法であり、例えば腹部の場合では拡張胆管や胆嚢と同時に肝内外の主要な血管や周辺臓器を超音波断層像として容易に描出できることから、穿刺ターゲットを任意に選択して穿刺する、選択的穿刺も可能となり、その臨床及び治療の応用範囲も広くなるといった利点がある。例えば、肝疾患における応用では、局限性病変において確実な腫瘍穿刺が可能となり、さらに胆嚢や肺を避けて穿刺ルートを選べるため、肝汁性腹膜炎、血気胸等の合併症の減少に役立つといった利点がある。
【０００５】
このような超音波穿刺術で使用される超音波装置としては、機械走査式または電子走査式などのリアルタイム装置が採用されている。このリアルタイム装置では、超音波探触子（超音波プローブ）として穿刺用専用リニア探触子や、穿刺針を一定の方向にガイドする穿刺用アダプタを装着可能なセクタまたはコンベックス探触子等が使用されている。特に近年では、電子走査式装置が普及し、それに合わせて電子リニアまたは電子セクタ探触子が多く使用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の超音波穿刺術で使用される超音波診断装置では、たしかにＸ線透視法等と比べて安全性及び確実性が高いといった利点があるものの、穿刺針は弾力性があるため、その針先の方向が穿刺アダプタのガイド方向から外れる場合があった。この場合には、リアルタイムに表示される２次元断層像内から穿刺針の針先が消えてしまうため、針先の位置を超音波プローブを動かしながら探索しなければならず、その結果、２次元断層像を見ながら穿刺針の針先位置を追尾したり、病巣等の穿刺ターゲットに向けた挿入方向を修正したりする操作は困難となる場合が多く、熟練を要するといった問題があった。
【０００７】
この発明は、このような従来の問題を考慮してなされたもので、超音波穿刺を実施する際の穿刺針誘導を容易に且つ確実に行うことを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、超音波診断装置と組み合わせた穿刺法において、より安全で正確な穿刺針誘導手段について詳細に検討したところ、超音波ビームを実時間（リアルタイム）に３次元的に走査及びその３次元画像（３Ｄ画像）を表示可能な超音波診断装置と組み合わせて穿刺針の位置を３Ｄ画像上で確認しながら穿刺ターゲットに向けてナビゲーションする方法に着目した。
【０００９】
この３Ｄ画像を用いた穿刺針のナビゲーション方法は、１）：断層画像の表示法（針先が向かっていく方向と穿刺ターゲットとする病巣との位置関係を認識するのに最適な断層面の表示法）、２）：針の位置及びその動いた軌跡の検出法、３）：３次元表示法（針先が向かっていく方向を真上から見た表示法）、４）：３Ｄ画像と生体の位置及び方向関係との認識法、の４点を中心に構築されるものである。以下、これらの具体例を順に説明する。
【００１０】
１）：断層画像の表示法
この表示法では、針先が穿刺アダプタのガイド方向から外れていった場合や穿刺ガイドなしで針を刺す場合であっても、１ａ）：断層像内に常に針先が表示し、その針先が向かっていく場所（領域）を常に断面内で捕らえ、１ｂ）：最初に設定した断層面、すなわち穿刺ターゲットとなる病巣を捕らえた画像を変えずに針の先端及び針全体が断層面の手前か背面か、あるいはどの程度断層面から外れているかを視認することを可能とする。
【００１１】
例えば、１ａ）の断層面としては、１ａ−１）：針の先端点と針の生体内への挿入点とを結ぶ直線が接する面（面内に直線が入る）で、かつ超音波プローブの振動子表面と直交する面、１ａ−２）：針の先端、生体への挿入点、及び基準点（例えば振動子面の中心点）を通る面、１ａ−３）：針の先端をサンプリングし、直線回帰で得られた線が接する面（面内に直線が入る）で、振動子表面と直交する面、１ａ−４）：針の先端をサンプリングし、直線回帰で得られた線を１辺とし、基準点（例えば振動子面の中心点）を通る面がある。
【００１２】
また、上記の１ｂ）では、１ｂ−１）：針の各部分において、その位置を表示している断層面よりも手前の存在する場合と背面に存在する場合とで画像上で針の色を変えて表示させる（例えば、手前の場合は赤、背面の場合は青に設定して針を写す白黒画像に重畳させ、断層面に一致した場合は白黒画像のみをそのまま表示させる）、１ｂ−２）：さらに針が断層面からどれくらい離れているかを色相を変えて表示させることも可能である。
【００１３】
２）：針の位置及びその動いた軌跡の検出・追尾法
この検出法では、２ａ）：針先に信号発生源を取り付け、この発生源から発生される信号を３素子以上の素子（超音波振動子等）で受信させ、その受信信号の時間差に基づいて針先の３次元的な位置を推定する、２ｂ）：針先だけでなく、針の異なる位置に複数の信号発生源を取り付け、この複数の発生源からの信号に基づいて針全体の３次元的な位置を推定する、２ｃ）：針が留置されている近傍で超音波ビームを振ることにより、針からのエコー信号強度の最も高くなる条件を探し、その条件に基づいて針の位置を推定する、２ｄ）：針を微小振動させると共に、その針が留置されている近傍で超音波ビームを振ることにより、針からのドプラ信号の強度（パワー）が最も高くなる条件を探し、この条件に基づいて針の位置を推定する、２ｅ）：信号処理または画像処理（例えば相互相関法）によって針の先端が動いた軌跡を追尾する。
【００１４】
３）：３次元表示法
この３次元表示法では、針先が向かっていく方向を真上から見た３次元投影像、例えば、３ａ）：血管の３Ｄ投影像＋針の３Ｄ投影像＋ターゲットとする病巣のＢモード断層像、３ｂ）：血管の３Ｄ投影像＋針の３Ｄ投影像＋ターゲットとする病巣のＢモード３Ｄ像（境界表面）、３ｃ）：血管の３Ｄ投影像＋針の３Ｄ投影像＋ターゲットとする病巣のＢモード３Ｄ像＋針の先端部のＢモード断層像、を表示する。
【００１５】
４）：３Ｄ画像と生体の位置及び方向関係との認識法
この認識法では、４ａ）：穿刺針の挿入操作側の先端部に方向の目印となる部品、例えば十字型部材を取り付け、画像上でその部品の目印との位置関係の対応づけが可能となるマーカーを表示する、４ｂ）：上述１）の断層像が上述３）の三次元画像上のどこを切ったものであるかが認識可能なマーカーを表示する。
【００１６】
この発明に係る超音波診断装置は、以上の着想に基づいて完成されたもので、２次元状に配列された複数個の超音波振動子から送信される超音波ビームを被検体内で３次元状にスキャンさせながら前記超音波ビームに対応する超音波エコー信号を取得するデータ取得手段と、前記超音波エコー信号に基づいて前記被検体内の形態情報及びその血流情報の少なくとも一方に関する３次元データを実時間で解析するデータ解析手段と、前記解析された３次元データに基づいて任意断面の２次元断層像及び３次元投影像の少なくとも一方を含む画像を実時間で生成する超音波画像生成手段と、前記被検体の体表部から体内に挿入可能な穿刺針の一部又は全部が前記体内に存する場合、前記画像情報に基づいて、前記穿刺針を前記ターゲットに向けてナビゲーションするための情報を実時間で表示するナビゲーション情報表示手段とを備え、前記ナビゲーション情報表示手段は、前記被検体内に挿入された穿刺針の瞬時毎の移動位置を検出してその軌跡を追尾する追尾手段と、この追尾手段による追尾結果に基づいて前記被検体内のターゲットへの穿刺針の進行状態が前記画像中で常に認識できるように画像表示条件を実時間で制御する画像表示制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
この発明で好ましくは、前記ナビゲーション手段は、前記被検体内に挿入された穿刺針の瞬時毎の移動位置を検出してその軌跡を追尾する追尾手段と、この追尾手段による追尾結果に基づいて前記被検体内のターゲットへの穿刺針の進行状態が前記画像中で常に認識できるように画像表示条件を実時間で制御する画像表示制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる超音波診断装置の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１９】
図１及び図２に示す超音波診断装置は、被検体ＯＢの体表部から体内の腫瘍等の病巣部をターゲットＴＡとして進退自在に挿入される穿刺針１００及びそのガイド用の穿刺アダプタ１０１を有する穿刺針装置ＤＢを用いて超音波穿刺法を実施するもので、穿刺アダプタ１０１が取り外し可能に取り付け固定される２次元アレイプローブ（超音波プローブ）１と、このプローブ１が接続されるシステム本体２及びそのモニタ３とを備えている。
【００２０】
ここで、穿刺針１００の先端部には、本発明の追尾手段の一部を成す発信器（信号発生器）４が設けられ、この発信器４からの信号を２次元アレイプローブ１で受信可能となっている。また、本発明の追尾手段の他の例として、穿刺アダプタ１０１には挿入状態にある穿刺針１００に微小振動を与える励振器５が設置され、この励振器５により振動される穿刺針１００のドプラ効果の影響を受けたエコー信号を２次元アレイプローブ１で受信可能となっている。
【００２１】
２次元アレイプローブ１は、例えば複数の超音波振動子を２次元状に配列してなり、この各超音波振動子をシステム本体２により所定の３次元スキャン条件で駆動させることにより、図２に示すように振動子面（振動子配列面）１ａから被検体ＯＢ内のターゲットＴＡに対して超音波ビームＢＥを３次元的に走査、すなわち３次元ボリュームスキャンさせ、その超音波のエコー信号をその強弱に応じた微弱な電圧量のエコー信号に変換して検出し、そのエコー信号をシステム本体２に送る。
【００２２】
システム本体２は、２次元アレイプローブ１による３次元ボリュームスキャンを制御する３次元スキャンコントローラ１０と、このコントローラ１０の制御の元で２次元アレイプローブ１を電子的に駆動させる超音波送受信系を成すパルサ／プリアンプ・ユニット（送信／受信切替スイッチ１１ａ、トランスミッター１１ｂ、及びプリアンプ１１ｃ）１１とを含む。パルサ／プリアンプ・ユニット１１は、３次元スキャンコントローラ１０により予め設定された３次元スキャン用の駆動条件に基づいてトランスミッター１１ｂにて駆動パルスを生成し、このパルスを送信／受信切替スイッチ１１ａを介して２次元アレイプローブ１に送ると共に、このプローブ１にて受信されたエコー信号を送信／受信切替スイッチ１１ａを介してプリアンプ１１ｃで受ける。
【００２３】
そこで、システム本体２は、上記のプリアンプ１１ｃの出力側に整相加算用の複数個（ｎ個）のビームフォーマー（ＢＦ１…ＢＦｎ）１２ａ…１２ｎから成るユニット１２と、このユニット１２の出力側にバス１３を介して接続されるプロセッサ群、すなわちエコー信号中の音響インピーダンスに関する情報から被検体内の臓器や血管走行等の形態を把握可能なＢモード像に関する３Ｄデータを解析するエコープロセッサ１４、エコー信号からドプラ信号を抽出しその周波数分析により被検体の血流速等の血流情報に関する３Ｄデータを取得するドプラプロセッサ１５、これらの３Ｄデータに基づいて３Ｄ像（任意断面の２次元断層像及び３次元投影画像の少なくとも一方を含む）を構築する３Ｄプロセッサ１６、及び穿刺針１００のナビゲーション支援用の画像処理を制御するアプリケーションプロセッサ（本発明のナビゲーション手段の要部を成す）１７と、これらプロセッサ群にバス１８を介して接続される全体制御用のホストＣＰＵ１９及び画像表示に関するディスプレイユニット２０とを備えている。ディスプレイユニット２０の出力側にモニタ３が接続される。
【００２４】
ここで、アプリケーションプロセッサ１７による処理を中心に全体の動作を図３〜図７に基づいて説明する。
【００２５】
まず、装置起動に際し、システム本体２内の３次元スキャンコントローラ１０の制御の元でトランスミッター１１ｂからの駆動パルスが送信／受信切替スイッチ１１ａを介して二次元アレイプローブ１に送られ、その各超音波振動子からの超音波ビームＢＥが被検体ＯＢ内のターゲットＴＡをカバーする領域で３次元状にスキャンされる。
【００２６】
次いで、その超音波のエコー信号が二次元アレイプローブ１にて微弱な電圧エコー信号に変換・検出され、そのエコー信号が送信／受信切替スイッチ１１ａを介してプリアンプにて増幅され、ビームフォーマー・ユニット１２にて整相加算され、ホストＣＰＵ１９の制御の元でエコープロセッサ１４にてＢモード像及びドプラプロセッサ１５にて血流情報の少なくとも一方の３Ｄデータが解析され、３Ｄプロセッサ１６にてそれらの３Ｄデータに基づいて３Ｄ像が作成され、ディスプレイユニット２０を介してモニタ３に表示される。
【００２７】
このモニタ３を見ながら、オペレータによる超音波穿刺術が開始される。この穿刺術開始に際し、穿刺針１００が穿刺アダプタ１０１を介して被検体ＯＢの体表部から体内のターゲットＴＡに向けて挿入される。この穿刺針１００が被検体ＯＢ内に挿入される間、穿刺針１００の先端位置に取り付けられた発信器４から所定のタイミングで発信された信号が２次元アレイプローブ１にて受信されると共に、アプリケーションプロセッサ１７にてナビゲーション支援用アルゴリズムが実時間で実行される。このアルゴリズムは、本発明の追尾手段の要部を成す穿刺針１００の追尾処理（図３及び図４参照）と、本発明の画像表示制御手段の要部を成す３Ｄ像の表示制御処理（図５〜図７参照）と含む。
【００２８】
まず、アプリケーションプロセッサ１７により、図３に示すステップＳ１１〜Ｓ１３の処理が実行される。すなわち、ステップＳ１１にて２次元アレイプローブ１内の互いの位置の異なる３つの振動子における位置座標Ｅ１（ｘ１、ｙ１、０）、Ｅ２（ｘ２、ｙ２、０）、Ｅ３（ｘ３、ｙ３、０）が初期設定される（この場合、振動子面１ａはｘｙ面に相当する）。この３つの振動子Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３の位置関係を図４（ａ）の概念図に示す。
【００２９】
次いで、ステップＳ１２にて穿刺針１０１の先端位置Ｐ（ｘ、ｙ、ｚ）にある発信器４からの発信信号の３つの振動子Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３までのそれぞれの信号到達時間ｔ１、ｔ２、ｔ３が計測される。この信号到達時間ｔ１、ｔ２、ｔ３は、各振動子Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３の位置の違いを反映して互いに異なる。この様子を図４（ｂ）のタイミングチャートに示す。
【００３０】
次いで、ステップＳ１３にて生体内の音速ｃ、時間差のある各信号到達時間時間ｔ１、ｔ２、ｔ３、プローブ振動子の位置座標の固定数ｘ１〜ｘ３、ｙ１〜ｙ３、ｚ１〜ｚ３、穿刺針１０１の先端位置Ｐの位置座標の未知数ｘ、ｙ、ｚの間で成立する連立方程式、
【数１】

を解くことにより、未知数ｘ、ｙ、ｚ、すなわち穿刺針１０１の先端位置Ｐ（ｘ、ｙ、ｚ）が求まる。このようにＰ（ｘ、ｙ、ｚ）を決定するステップＳ１１〜Ｓ１３の処理は繰り返し実行され、これにより、穿刺針１０１の移動位置が常に検出及び追尾可能となる。
【００３１】
これと並行して、アプリケーションプロセッサ１７により、図５に示すステップＳ２１〜２３の３Ｄ像表示制御処理が実行される。すなわち、ステップＳ２１にて穿刺針１０１の体表挿入点Ｐ０と、２次元アレイプローブ１の振動子面１ａ（ｘｙ面）に直交する法線（ｚ軸）とが初期設定され、ステップＳ２２にて上述のステップＳ１１〜Ｓ１３にて求まる穿刺針の先端位置Ｐが入力され、ステップＳ２３にて穿刺針１０１の体表挿入点Ｐ０及びその先端位置Ｐとを結ぶ直線Ｌ１と、振動子面１ａに直交する法線とを通る断層面（断面）ＣＳが決定される。この位置関係を図６（ａ）〜（ｄ）に示す。
【００３２】
このように決定された断層面ＣＳには、仮に穿刺針１００が途中で曲がって挿入された場合（図６（ｂ）、（ｃ）参照）でも、その針先はもちろんのこと、その針先が向かっていく場所も常に捕らえることができる。
【００３３】
上記のアプリケーションプロセッサ１７により設定された断層面ＣＳの位置情報はホストＣＰＵ１９の制御の元で３Ｄ像表示条件のパラメータとしてディスプレイプロセッサ２０に入力され、これにより、例えば図７に示すように、断層面ＣＳに沿った２次元断層像ＩＭ１がモニタ７に実時間で表示される。
【００３４】
このモニタ７上に表示される２次元断層像ＩＭ１には、被検体内の臓器、主要血管と共に、ターゲット（図７の例では腫瘍）ＴＡに向かって進入している穿刺針１００の針先やその進行方向の様子が最適断面ＣＳで表示されている。この断面ＣＳは、仮に穿刺針１００が途中で湾曲してその進路を変えた場合でも、上記の追尾及び断面設定処理によりその針先と挿入点とを結ぶ直線を含むように実時間で可変設定されるため、オペレータは、モニタ３上の２次元断層像ＩＭ１上で穿刺針１００を見失うことなく、その針先とその進行方向を確認しながら、ターゲットＴＡに向けてナビゲーション可能となる。
【００３５】
従って、この実施の形態によれば、針先の位置と、穿刺ターゲットである病巣の３次元的な位置関係をリアルタイム３Ｄ画像で確かめながら針の挿入を進めていくことが可能になり、より安全で正確な穿刺を行うことができる。
【００３６】
なお、上記構成においては、この発明のデータ取得手段が符号１、１０、１１、データ解析手段が符号１２、１４、１５、１９、超音波画像生成手段が符号１６、１９及びナビゲーション手段（追尾手段及び画像表示制御手段）が符号４、５、１７、１９、２０の各要素を含む。
【００３７】
次に、アプリケーションプロセッサ１７による穿刺針１００の追尾処理のその他の例を図８〜図１１に示す。
【００３８】
図８（ａ）及び（ｂ）は、穿刺針１００の先端位置Ｐのみではなく、その少なくとも一部（全体を含む）をカバーする位置を追尾する処理を説明するものである。
【００３９】
この追尾処理では、図８（ａ）に示すように穿刺針１００の少なくとも一部で互いに位置の異なる複数箇所Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、…、Ｐｎに上記と同様の発信器４を個別に設置し、この各発信器４…４から互いに識別可能な異なる信号波形又は互いに異なるタイミングで発信された発信信号を上記と同様の互いに位置の異なる３以上の２次元アレイプローブ振動子Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３で受信することにより、その各素子Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３への信号到達時刻の時間差から上述と同様のアルゴリズムを実行して各発信器の３次元的位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を推定する。
【００４０】
例えば、Ｐ１（ｘＰ１、ｙＰ１、ｚＰ１）の場合、振動子Ｅ１（ｘ１、ｙ１、０）、Ｅ２（ｘ２、ｙ２、０）、Ｅ３（ｘ３、ｙ３、０）までの信号到達時間ｔ１１、ｔ１２、ｔ１３を計測して上述の［数１］と同様の連立方程式を解けば求まる。同様にＰ２（ｘＰ２、ｙＰ２、ｚＰ２）の場合はｔ２１、ｔ２２、ｔ２３を、またＰ３（ｘＰ３、ｙＰ３、ｚＰ３）の場合はｔ３１、ｔ３２、ｔ３３をそれぞれ計測することで位置座標は求まる。同様にＰ４以降の位置座標も求め、これらの各点Ｐ１、Ｐ２、…、Ｐｎ間を例えばスプライン関数を用いて補間することにより、針の先端だけではなく、その少なくとも一部をカバーする３次元位置を推定可能となる。
【００４１】
図９（ａ）及び（ｂ）は、穿刺針１００の位置を針からのエコー信号強度に基づいて推定する処理を説明するものである。この針位置の推定処理では、図９（ａ）に示すように被検体内の少なくとも穿刺針１００が挿入されている範囲をカバー可能な領域に対して２次元アレイプローブ１からの超音波ビームＢＥを３次元ボリュームスキャンさせ、その超音波エコー信号の内の穿刺針１００からのエコー信号強度が最も高くなる条件、例えば図９（ｂ）に示すように３次元ボリュームスキャンを構成する複数枚の断面Ａ〜Ｅ毎にエコー信号強度を順次調べることにより、穿刺針の位置が推定可能となる。図９（ｂ）の場合では、エコー信号強度が最も高くなる条件を満たす断面はＣであるため、この断面Ｃ上に穿刺針１００が存在すると推定可能である。
【００４２】
図１０（ａ）及び（ｂ）は、穿刺針１００の位置を針からのドプラー信号パワーに基づいて推定する処理を説明するものである。この針位置の推定処理では、図１０（ａ）に示すように穿刺針１００に微小振動を与える機構として図１に示す励振器５を取り付け、この励振器５の駆動により穿刺針１００に微小振動を与えながら、被検体内の少なくとも穿刺針１００が挿入されている範囲をカバー可能な領域に対して２次元アレイプローブ１からの超音波ビームＢＥを３次元ボリュームスキャンさせ、その超音波エコー信号の内の穿刺針１００からのドプラ信号パワーが最も高くなる条件、例えば図１０（ｂ）に示すように３次元ボリュームスキャンを構成する複数枚の断面Ａ〜Ｅ毎にドプラ信号パワーを順次調べることにより、穿刺針の位置が推定可能となる。図１０（ｂ）の場合では、ドプラ信号パワーが最も高くなる条件を満たす断面はＣであるため、この断面Ｃ上に穿刺針１００が存在すると推定可能である。
【００４３】
図１１は、相互相関法を用いて穿刺針の先端の動きを追尾する方法を説明するものである。この方法では、まず、２次元アレイプローブ１に穿刺アダプタ１０１を装着し、穿刺針の生体への挿入点とプローブ１の位置関係を固定すれば、超音波ビームＢＥの３次元ボリュームスキャン内に最初に穿刺針１００の先端が現れる位置が一義的に定まる。この位置をＰ０、その時刻をｔ０とする。次いで、時刻ｔ０における点Ｐ０からのエコー信号に基づいて、時刻ｔ１＝ｔ０＋Δｔにおける針１００の先端位置を相互相関法により推定し、その点をＰ１とする。以下同様にして、順次、時刻ｔ２、ｔ３、…、ｔｎにおける針１００の先端位置Ｐ２、Ｐ３、…、Ｐｎを推定する。このような相互相関法を用いたアルゴリズムをアプリケーションプロセッサ１７が実行することにより、穿刺針１００の針先が動いた軌跡の追尾が可能となる。
【００４４】
なお、相互相関法に限らず、その他の信号処理法または画像処理法であっても、被検体内の少なくとも穿刺針１００が挿入されている範囲をカバーする領域を３次元ボリュームスキャンさせ、その穿刺針１００からのエコー信号を用いて針の先端が動いた軌跡を追尾可能なものであれば適用可能である。
【００４５】
次に、アプリケーションプロセッサ１７による２次元断層像ＩＭ１の断面ＣＳの設定処理のその他の例を図１２〜図１５にそれぞれ示す。
【００４６】
図１２（ａ）〜（ｄ）に示す断面設定処理は、穿刺針１００の体表挿入点Ｐ０、その先端位置Ｐ、及び予め規定された基準点すなわち２次元アレイプローブ１の振動子面１ａの重心（中心）Ｍの３点を含む面を２次元断層像の断面ＣＳに設定するものである。この場合も、上記と同様に穿刺針１００の針先が向かっていく方向と穿刺ターゲットＴＡとの位置関係を認識するのに最適な断面で２次元断層像を表示できる。なお、基準点は振動子面の重心に限らず、その他の場所であってもよい。
【００４７】
図１３（ａ）〜（ｄ）に示す断面設定処理は、上記の穿刺針１００の追尾処理により、針先端位置Ｐを一定の時間間隔でサンプリングし、その位置座標点を求め、その位置座標点から得られる直線回帰線Ｌ２と、２次元アレイプローブ１の振動子面１ａに直交する法線（図中のｚ軸）とを通る面を２次元断層像の断面ＣＳに設定するものである。この場合も、上記と同様に穿刺針１００の針先が向かっていく方向と穿刺ターゲットＴＡとの位置関係を認識するのに最適な断面で２次元断層像ＩＭ１を表示できる。
【００４８】
図１４（ａ）〜（ｄ）に示す断面設定処理は、上記の穿刺針１００の追尾処理により、針先端位置Ｐを一定の時間間隔でサンプリングし、その位置座標点を求め、その位置座標点から得られる直線回帰線Ｌ２と、予め規定された基準点すなわち２次元アレイプローブ１の振動子面１ａの重心（中心）Ｍとを通る面を２次元断層像の断面ＣＳに設定するものである。この場合も、上記と同様に穿刺針１００の針先が向かっていく方向と穿刺ターゲットＴＡとの位置関係を認識するのに最適な断面で２次元断層像ＩＭ１を表示できる。なお、基準点は振動子面の重心に限らず、その他の場所であってもよい。
【００４９】
図１５（ａ）及び（ｂ）は、被検体内のターゲットＴＡである病巣を捕らえるように予め設定された２次元断層像ＩＭ１の断面ＣＳを上記のように実時間で変更させないで、湾曲状態にある穿刺針１００の進入状態を視認可能な画像表示処理を説明するものである。この画像表示処理では、図１５（ａ）に示すように上述のように追尾される穿刺針１００の位置（少なくとも一部）が断面ＣＳの位置を挟んで手前側か背面側かのいずれかに存在するかを画面上で視認可能に表示するもので、この例では２次元断層像上に表示される穿刺針１００の針の色及び輝度の少なくとも一方を変える方法を示す。この場合には、特に図１５（ｂ）に示すように断面からどれくらい離れているかが視認できるようにその離間距離に応じた色相及び輝度の階調を予め設定すれば、より一層効果的となる。
【００５０】
次に、アプリケーションプロセッサ１７によるその他の画像表示制御処理として３次元投影画像の表示制御に関する処理を図１６〜図２５に示す。
【００５１】
図１６は、穿刺針１００のガイド方向と、そのガイド方向に平行及び垂直の１２辺を有する、３Ｄボリュームデータを含む直方体（立方体）としてのＲＯＩ（ｒｅｇｉｏｎｏｆｉｎｔｅｒｅｓｔ）との関係を説明するものである。この場合、穿刺アダプタ１０１が２次元アレイプローブ１に装着固定され、その穿刺針１００のガイド方向は２次元アレイプローブ１に対して一定である。従って、アプリケーションプロセッサ１７が穿刺針１００のガイド方向に基づいてＲＯＩを再構築するようにディスプレイプロセッサ２０を制御することにより、モニタ上に、ＲＯＩ外の位置からＲＯＩ内を見る向きの視点を基にＲＯＩ内のデータセットをレンダリング処理、例えばサーフェスレンダリング処理（透視投影）して生成される３Ｄ像が表示可能となる。例えば、穿刺針１００の体内挿入点Ｐを挟んで穿刺針１００の針先と対向するＲＯＩ外の位置からＲＯＩ内の針先を見る向きの視点Ｖ（図１６に図示）を基にＲＯＩ内のデータセットをレンダリング処理して生成される３Ｄ像（図示しない）が表示可能となる。また、例えば、穿刺針１００の体内挿入点Ｐを挟んで穿刺針１００の針先と対向するＲＯＩ外の位置からＲＯＩ内の針先を見る向きの視点Ｖと異なる視点を基にＲＯＩ内のデータセットをレンダリング処理して生成される３Ｄ像ＩＭ２（図１７（ａ）、図２１等参照）が表示可能となる。
【００５２】
図１７（ａ）及び（ｂ）は、ＲＯＩ外の位置からＲＯＩ内を見る向きであって図１６に示す視点Ｖとは異なる視点を基に、図１６に示すＲＯＩ内のデータセットをレンダリング処理して生成される３Ｄ像ＩＭ２のほか、この３Ｄ像ＩＭ２中に穿刺針１００の進行方向に直交する面Ａの断層像ＩＭ３を組み合わせて表示させる方法の一例を説明するものである。図１７（ａ）は、被検体内の血管及び穿刺針１００を含む領域をカバーする３Ｄ像ＩＭ２と、この３Ｄ像ＩＭ２中に組み合わせて表示される穿刺針１００の直交面Ａの断層像ＩＭ３との例を示す。図１７（ｂ）は、上記の断面設定処理で設定された断面の２次元断層像ＩＭ１上で見た面Ａの断層像ＩＭ３の位置を示す。この２次元断層像ＩＭ１を、３Ｄ像ＩＭ２と同時にモニタ３上に表示させることも可能である。これにより、視認性により優れた画像を見ながら穿刺針１００のナビゲーションが可能になる。
【００５３】
図１８（ａ）及び（ｂ）は、図１７に示す穿刺針１００の直交面Ａの断層像ＩＭ３の選定方法の一例を説明するものである。この場合、図１８（ａ）に示す２次元断層像ＩＭ１上で、穿刺針１００の進行する方向軸に沿ってその軸に直交する複数の面Ａ、Ｂ、Ｃをオペレータが任意に選択することにより、図１８（ｂ）に示す３Ｄ像ＩＭ２中に選択された面の断層像ＩＭ３が組み合わせて表示される。
【００５４】
図１９（ａ）及び（ｂ）は、図１７及び図１８の３Ｄ像ＩＭ２中の断層像ＩＭ３の位置を穿刺針の進行方向に直交し且つターゲットＴＡを通る面に設定した場合の表示例を示す。この場合、３Ｄ像ＩＭ２中に常にターゲットＴＡを捕らえた状態で穿刺針のナビゲーションを実行可能となる。
【００５５】
図２０（ａ）〜（ｄ）は、針の先端位置を通る面Ａの断層像ＩＭ３を針の移動に追従させて表示させる方法の一例を示す。この場合、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３における穿刺針の先端位置Ｐ（図２０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）参照）を通る直交面Ａがその針先の移動に追従して可変設定され、その面Ａの断層像ＩＭ３が表示される（図２０（ｄ）参照）。
【００５６】
図２１は、被検体内の血管走行と、ターゲットＴＡである病巣と、穿刺針１００とを含む領域をカバーする境界表面の３Ｄ像ＩＭ２の表示例を示す。
【００５７】
図２２は、３Ｄ像ＩＭ２と、前述の断面設定処理で設定された断面の二次元断層像ＩＭ１と、同一モニタ３上に並べて表示させる例を示す。
【００５８】
次に、上記の３Ｄ像等の画像表示に適したマーカ表示処理の例を図２３〜図２５に示す。
【００５９】
図２３は、図２２に示す両画像ＩＭ１、ＩＭ２の表示例において、互いの切断面の位置関係等が画像上で認識可能なマーカ表示の例を説明するものである。例えば、二次元断層像ＩＭ１中には、針の進行を示すマーカＡのほか、３Ｄ像ＩＭ２中に組み込まれる断層像ＩＭ１の切断面に対応する位置を示すマーカＢが、また３Ｄ像ＩＭ２中には二次元断層像ＩＭ１の切断面に対応する位置を示すマーカＣが表示可能となっている。
【００６０】
図２４（ａ）〜（ｄ）は、３Ｄ像ＩＭ２の上下左右の方向と、被検体を体表から見た位置関係とが画像上で把握可能なマーカ表示の例を説明するものである。この場合には、図２４（ａ）及び（ｃ）に示すプローブ１を真上から見たときのその振動子配置と穿刺アダプタ１０１との位置関係において、それぞれ図２４（ｂ）及び（ｄ）に示すように３Ｄ像ＩＭ２中に穿刺針１００の体表挿入点を示すマーカＤと、その体表挿入点と予め決められたプローブ１上の基準点とを結ぶ直線（例えば振動子の２次元配列方向の一方の軸に相当）を示すマーカＥとが３Ｄ像ＩＭ２中に表示される。
【００６１】
図２５（ａ）及び（ｂ）は、穿刺アダプタ１０１における穿刺針１００の挿入操作側に上下左右（東西南北）の方向認識が可能な器具、例えば方向の目印となる回転自在の十字型の器具１０１ａを装着し、その器具１０１ａの形態を模したマーカＦをその装着方向と画像の位置関係とを対応させて表示する例を示す。この場合は、十字型の器具１０１ａの回転位置情報が穿刺アダプタ１０１を介してシステム本体内のアプリケーションプロセッサ１７にて認識可能な構成で、十字型の器具１０１ａを図２５（ａ）に示すように操作者が手で回転させると、図２５（ｂ）に示すように画像及びマーカＦもその器具の回転量に応じて回転して表示可能となっている。
【００６２】
なお、上述した実施の形態における他の各例は、本発明の範囲内で単独又は適宜に組み合わせて実施できることは言うまでもない。以下、この一例を説明する。
【００６３】
まず、超音波穿刺術の開始に際し、超音波診断装置による３次元ボリュームスキャンの実行によりＢモード情報及び血流情報を含む３Ｄデータが取得され、この３Ｄデータに基づいてアプリケーションプロセッサ１７で穿刺針１００の追尾処理（図３、図４、図８〜図１１参照）及びその追尾結果を用いた最適断面ＣＳの設定処理（図５、図６、図１２〜図１５参照）が行われ、これにより設定された最適断面ＣＳ上のＢモード３Ｄ情報に基づく２次元断層像ＩＭ１（図７、図１７（ｂ）、図１８（ａ）、図１９（ａ）、図２０（ａ）〜（ｃ）等参照）が例えばリアルタイムにモニタ上に表示される。
【００６４】
これと並行して、上述の３Ｄデータに基づくアプリケーションプロセッサ１７の別の３Ｄ画像処理により図１６に示す視点Ｖからターゲット（腫瘍、病巣など）ＴＡを見た場合の血管、穿刺針、ターゲット等の３次元投影像（図示しない）や、視点Ｖと異なる視点からターゲットＴＡを見た場合の３次元投影像ＩＭ２（図１７（ａ）、図２１等参照）が構築され、これらが上述の２次元断層像ＩＭ１と共に同時にモニタ上に並べて表示される（図２２参照）。
【００６５】
この場合の３Ｄ画像処理は、上述の追尾処理等で得られる穿刺針１００の３Ｄ像のほか、ドプラ情報から得られる血管の３Ｄ像や、必要に応じてＢモード情報から得られる病巣（腫瘍等）ＴＡの境界表面の３Ｄ像等を合成する処理を含むものである（例えば、特願平１０−２７５３５４１号参照）。例えば、上述の図２１に示す３次元投影像ＩＭ２は、穿刺針１００の３Ｄ像、血管の３Ｄ像、および腫瘍ＴＡの境界表面の３Ｄ像を合成処理して得たものである。
【００６６】
さらに、ターゲットとする病巣ＴＡを通る直交断面Ａ（図１９、図２２参照）上の２次元断層像ＩＭ３、あるいは上述のモニタ上に並んで表示されている２次元断層像ＩＭ１及び３次元投影像ＩＭ２の少なくとも一方を見ながらオペレータの操作により手動で選定され、又は穿刺針１００の移動に追従して自動で設定された穿刺針１００の先端部を通る直交断面Ａ〜Ｃ（図１７及び図１８参照）上の２次元断層像ＩＭ３がアプリケーションプロセッサ１７の上述とは別の３Ｄ画像処理により３次元投影像ＩＭ２中に重畳表示される。
【００６７】
この場合、図１９（ｂ）に示すように穿刺針１００および血管の３Ｄ投影像ＩＭ２に病巣ＴＡを通る直交断面Ａ上の２Ｄ断層像ＩＭ３を重畳表示させたり、あるいは図１７及び図１８に示すように３Ｄ投影像ＩＭ２中に穿刺針１００の先端部を通る直交断面Ａ上の２Ｄ断層像ＩＭ３を重畳表示させたりできる。
【００６８】
また、上記の実施の形態及びその他の例において、穿刺針１００をナビゲーションするための付加情報として、図２６（ａ）及び（ｂ）に示すように穿刺針１００の針先とその進行方向とを結ぶラインに沿ったマーカ２００を表示させることも可能である。このマーカ２００を見れば、穿刺針１００が途中で曲がり、その針先の向きがターゲットＴＡから外れた場合、そのまま挿入させていくとどの場所に到達するのかが容易に理解できる。
【００６９】
なお、上記の実施の形態及びその他の例では、超音波プローブ１に穿刺針１００を挿入するための穿刺アダプタ１０１が設置され、その穿刺針１００のガイド方向（角度）が固定される構成であったが、この発明はこれに限定されるものではない。例えば、穿刺アダプタ１０１の角度を超音波プローブ１に対して自動又は手動で任意に変更可能な回転機構等を付加し、これにより穿刺針１００の角度を必要に応じて変更する構成を採用することもできる。この場合、穿刺針１００の角度に関する情報は、上述の各種の画像表示に関する情報として、穿刺アダプタ１０１側からシステム本体２側に入力することが好ましい。
【００７０】
【発明の効果】
従来の超音波穿刺術で用いる２次元断層法では、穿刺針の針先が穿刺アダプタによるガイド方法から外れて、ひとたび超音波断層像から消えてしまうと、その穿刺針の位置を超音波プローブを動かしながら断層面を変えて探さなければならず、断層像を見ながらの針先の追尾及びターゲットする病巣への挿入方向の修正は容易ではなく、操作に熟練を要するといった問題があった。
【００７１】
この発明によれば、針先の位置と、穿刺ターゲットである病巣の３次元的な位置関係をリアルタイム画像で確かめながら針の挿入を進めていくことが可能になり、より安全で正確な穿刺の手技を実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る超音波診断装置の実施の形態を説明する概略の構成ブロック図。
【図２】３次元ボリュームスキャン及び穿刺術の概念を説明する斜視図。
【図３】アプリケーションプロセッサの追尾処理を示す概略フローチャート。
【図４】発信器を用いた針先の追尾処理を説明する図で、（ａ）は概念説明図、（ｂ）は信号到達時刻の時間差を説明する概略タイミングチャート。
【図５】アプリケーションプロセッサの３Ｄ像表示制御処理を示す概略フローチャート。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、２次元断層像の断面設定法の説明図。
【図７】２次元断層像のモニタ表示例を説明する概要図。
【図８】複数の発信器を用いた針全体の追尾処理を説明する図で、（ａ）は複数の発信位置を示す概要図、（ｂ）は複数の発信位置からの信号到達時刻の時間差を説明する概略タイミングチャート。
【図９】エコー信号強度に基づく針位置の推定処理を説明する図で、（ａ）は３次元ボリュームスキャン内の複数の断面を示す概要図、（ｂ）は複数の断面毎のエコー信号強度を示す概略タイミングチャート。
【図１０】ドプラ信号パワーに基づく針位置の推定処理を説明する図で、（ａ）は３次元ボリュームスキャン内の複数の断面を示す概要図、（ｂ）は複数の断面毎のドプラ信号パワーを示す概略タイミングチャート。
【図１１】相互相関法を用いた針先軌跡の追尾処理を説明する概要図。
【図１２】（ａ）〜（ｄ）は、振動子面の重心を含む面の断面設定法の説明図。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）は、穿刺針の進行軌跡の回帰直線を含む面の断面設定法の説明図。
【図１４】（ａ）〜（ｄ）は、振動子面の重心と穿刺針の進行軌跡の回帰直線とを含む面の断面設定法の説明図。
【図１５】（ａ）及び（ｂ）は、２次元断層面の断面位置に対する穿刺針の位置を視認可能な表示例を説明する概要図。
【図１６】穿刺針のガイド方向と、そのガイド方向に平行及び垂直の１２辺を有する、３Ｄボリュームデータを含む直方体としてのＲＯＩとの関係を説明する概念図。
【図１７】（ａ）及び（ｂ）は、３次元投影画像中の断層像の表示例を説明する概要図。
【図１８】（ａ）及び（ｂ）は、３次元投影画像中の断層像の断面を任意に選定する表示例を説明する概要図。
【図１９】（ａ）及び（ｂ）は、ターゲットを通る断層像の断面設定及びその表示例を説明する概要図。
【図２０】（ａ）〜（ｄ）は、瞬時毎に変化する針先先端位置を通る断面設定及びその表示例を説明する概要図。
【図２１】血管、ターゲット（腫瘍）、及び穿刺針をカバーする３次元投影画像の表示例を説明する概要図。
【図２２】２次元断層像と３次元投影画像とを同一画面上に並べた表示例を説明する概要図。
【図２３】２次元断層像と３次元投影画像中の各種マーカの表示例を示す概要図。
【図２４】（ａ）〜（ｄ）は、針挿入点及び振動子の配置位置を示すマーカの表示例を示す概要図。
【図２５】（ａ）及び（ｂ）は、被検体の体表から見た位置関係と画像の方向とを認識可能なマーカの表示例を示す概要図。
【図２６】（ａ）及び（ｂ）は、針先の進行方向を示すマーカの表示例を説明する概要図。
【符号の説明】
１２次元アレイプローブ
２システム本体
３モニタ
４発信器（信号発生器）
５励振器
１０３次元スキャンコントローラ
１１パルサ／プリアンプユニット
１１ａ送信／受信スイッチ
１１ｂトランスミッター
１１ｃプリアンプ
１２ビームフォーマー
１３バス
１４エコープロセッサ
１５ドプラプロセッサ
１６３Ｄプロセッサ
１７アプリケーションプロセッサ
１８バス
１９ホストＣＰＵ
２０ディスプレイユニット

Claims

２次元状に配列された複数個の超音波振動子から送信される超音波ビームを被検体内で３次元状にスキャンさせながら前記超音波ビームに対応する超音波エコー信号を取得するデータ取得手段と、
前記超音波エコー信号に基づいて前記被検体内の形態情報及びその血流情報の少なくとも一方に関する３次元データを実時間で解析するデータ解析手段と、
前記解析された３次元データに基づいて任意断面の２次元断層像及び３次元投影像の少なくとも一方を含む画像を実時間で生成する超音波画像生成手段と、
前記被検体の体表部から体内に挿入可能な穿刺針の一部又は全部が前記体内に存する場合、前記画像情報に基づいて、前記穿刺針を前記ターゲットに向けてナビゲーションするための情報を実時間で表示するナビゲーション情報表示手段とを備え、
前記ナビゲーション情報表示手段は、前記被検体内に挿入された穿刺針の瞬時毎の移動位置を検出してその軌跡を追尾する追尾手段と、この追尾手段による追尾結果に基づいて前記被検体内のターゲットへの穿刺針の進行状態が前記画像中で常に認識できるように画像表示条件を実時間で制御する画像表示制御手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。
請求項１記載の発明において、前記追尾手段は、前記穿刺針の先端部に設置される信号発生器と、この信号発生器からの発信信号を前記複数個の超音波振動子の内の少なくとも３個の超音波振動子で個別に受信させる受信手段と、この受信手段による各受信信号の互いの信号到達時間の時間差に基づいて前記信号発生器が設置される前記穿刺針の先端部位置を推定する手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。
請求項１記載の発明において、前記追尾手段は、前記穿刺針の位置の異なる複数箇所に設置され且つ互いに識別可能な異なる信号波形または互いに異なる発信タイミングで信号を発生可能な複数個の信号発生器と、この各信号発生器からの各発信信号を前記複数個の超音波振動子の内の少なくとも３個の超音波振動子で個別に受信させる受信手段と、この受信手段による各受信信号の互いの信号到達時間の時間差に基づいて前記複数個の信号発生器が設置される前記穿刺針の複数箇所の位置を推定する手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。
請求項１記載の発明において、前記追尾手段は、前記穿刺針に微小振動を与える振動付与手段と、この振動付与手段により前記穿刺針に微小振動が与えられる間、前記データ取得手段により取得される超音波エコー信号から前記穿刺針のドプラ信号のパワーが最も高くなる条件を探索することにより、前記穿刺針の位置を推定する手段を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
請求項１記載の発明において、前記追尾手段は、前記データ取得手段により取得される超音波エコー信号中の前記穿刺針からのエコー信号に基づいて前記穿刺針の少なくとも先端部の動いた軌跡を追尾するデータ処理手段を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
請求項１から５までのいずれか１項記載の発明において、前記画像表示条件は、前記被検体内の任意断面の２次元断層像を表示する条件を含むことを特徴とする超音波診断装置。
請求項６記載の発明において、前記２次元断層像は、前記穿刺針の針先の進行方向と前記ターゲットとの互いの位置関係で定まる断面の２次元断層像であることを特徴とする超音波診断装置。
請求項７記載の発明において、前記断面は、前記穿刺針の針先位置とその進行方向に沿った直線とを通る断面であることを特徴とする超音波診断装置。
請求項７記載の発明において、前記断面は、前記穿刺針の前記被検体の体表部の挿入点及びその穿刺針の先端位置を結ぶ直線と、前記超音波振動子の配列面に対する法線とを通る断面であることを特徴とする超音波診断装置。
請求項７記載の発明において、前記断面は、前記穿刺針の前記被検体内への挿入点、その穿刺針の先端位置、及び予め規定された基準点を含む断面であることを特徴とする超音波診断装置。
請求項１０記載の発明において、前記基準点は、前記超音波振動子の配列面の重心点であることを特徴とする超音波診断装置。
請求項７記載の発明において、前記断面は、前記穿刺針の先端位置の軌跡から得られる直線回帰線と、前記超音波振動子の配列面に対する法線とを通る断面であることを特徴とする超音波診断装置。
請求項７記載の発明において、前記断面は、前記穿刺針の先端位置の軌跡から得られる直線回帰線と、予め規定された基準点とを含む断面であることを特徴とする超音波診断装置。
請求項１３記載の発明において、前記基準点は、前記超音波振動子の配列面の重心点であるを特徴とする超音波診断装置。
請求項７から１４までのいずれか１項記載の発明において、前記穿刺針の位置を前記断面を挟む両側のいずれの側でどれ程の距離離れているかを前記二次元画像上で視認可能な表示手段をさらに備えたことを特徴とする超音波診断装置。
請求項１５記載の発明において、前記表示手段は、前記二次元画像上で前記断面を挟む両側を個別に認識するように色及び輝度の少なくとも一方を変えて前記穿刺針を表示する手段であることを特徴とする超音波診断装置。
請求項１６記載の発明において、前記表示手段は、前記二次元画像上で前記断面からの離間距離を認識するように色及び輝度の少なくとも一方を変えて前記穿刺針を表示する手段であることを特徴とする超音波診断装置。
請求項１から５までのいずれか１項記載の発明において、前記画像表示条件は、前記解析された３次元データのエリア外の位置から前記解析された３次元データのエリア内を見る向きの視点を基に前記解析された３次元データをレンダリング処理することで生成される３次元投影像を表示する条件を含むことを特徴とする超音波診断装置。
請求項１８記載の発明において、前記画像表示条件は、前記穿刺針の挿入点を挟んで前記穿刺針の針先と対向する前記エリア外の位置から前記エリア内の前記針先を見る向きの前記視点を基に生成される前記３次元投影像を表示する条件を含むことを特徴とする超音波診断装置。
請求項１８または１９記載の発明において、前記画像表示条件は、前記３次元投影像内に前記穿刺針の進行方向に直交する断面の断層像を表示する条件を含むことを特徴とする超音波診断装置。
請求項２０記載の発明において、前記断層像は、前記穿刺針の進行方向に沿って任意に選定可能に構成された互いの異なる複数箇所の断面の断層像であることを特徴とする超音波診断装置。
請求項２０記載の発明において、前記断層像は、前記ターゲットを通る断面の断層像であることを特徴とする超音波診断装置。
請求項２０記載の発明において、前記断層像は、前記穿刺針の先端位置の動きに追従するように構成された断面の断層像であることを特徴とする超音波診断装置。
請求項１８から２３までのいずれか１項記載の発明において、前記３次元投影像は、前記被検体内の血管走行、ターゲット、及び前記穿刺針の少なくとも１つを表示するものであることを特徴とする超音波診断装置。
請求項１から５までのいずれか１項記載の発明において、前記画像表示条件は、前記被検体内の任意断面の二次元断層像と、前記被検体内の前記穿刺針の挿入点からその針先の進行方向を見た３次元投影像とを並べて表示する条件を含むことを特徴とする超音波診断装置。
請求項２５記載の発明において、前記画像表示条件は、前記３次元投影像内に前記穿刺針の進行方向に直交する断面の断層像を表示する条件を含むことを特徴とする超音波診断装置。
請求項２６記載の発明において、前記二次元断層像及び３次元投影像の少なくとも一方にマーカを表示させる第１のマーカ表示手段をさらに備えたことを特徴とする超音波診断装置。
請求項２７記載の発明において、前記第１のマーカ表示手段は、前記二次元断層像中に前記３次元投影像内の断層像の断面位置を示すマーカを表示させる手段を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
請求項２７または２８記載の発明において、前記第１のマーカ表示手段は、前記３次元投影像中に前記二次元断層像の断面位置を示すマーカを表示する手段を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
請求項１８から２９までのいずれか１項記載の発明において、前記３次元投影像の２次元平面を成す２軸の方向と、前記被検体をその体表から見た状態との互いの位置関係の対応づけを示すマーカを前記３次元投影像上に表示する第２のマーカ表示手段を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
請求項３０記載の発明において、前記第２のマーカ表示手段は、前記穿刺針の体表挿入点と、前記複数個の超音波振動子上の予め設定された基準点とを結ぶマーカとを前記３次元投影像上に表示する手段であることを特徴とする超音波診断装置。
請求項３０記載の発明において、前記第２のマーカ表示手段は、前記穿刺針の挿入点付近に回転自在に装着され且つその装着方向が認識可能な方向指示用の器具と、この器具に応じて設定されたマーカを、その器具装着方向と前記３次元投影像との互いの位置関係を対応づけて表示する手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。