JP4782407B2 - Ultrasonic irradiation device - Google Patents
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Description
本発明は、超音波を被検体内部の所定部位に集束させて治療を行う超音波照射装置に関し、特に、超音波を集束させる位置を設定するために、被検体の断層像上に超音波照射の態様を表すマーカ像を表示する超音波照射装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic irradiation apparatus that performs treatment by focusing ultrasonic waves on a predetermined site inside a subject, and in particular, ultrasonic irradiation on a tomographic image of a subject in order to set a position to focus the ultrasonic waves. It is related with the ultrasonic irradiation apparatus which displays the marker image showing the aspect of this.
従来、癌治療としては外科的切除術が主な治療法であり、患者の肉体的及び精神的負担は大きなものがあった。また、抗がん剤投与による薬物療法も発達してきたものの、その副作用が大きな問題となっていた。 Conventionally, surgical resection has been the main treatment for cancer treatment, and the physical and mental burdens of patients have been great. In addition, although drug therapy using anticancer drugs has been developed, its side effects have been a major problem.
そこで近年、最小侵襲治療(Minimary invasive treatment: MIT)と呼ばれる治療法が注目されている。最小侵襲治療の一例としては、癌細胞を加熱し壊死に導くハイパーサーミア療法が挙げられる。これは、腫瘍組織と正常組織の熱感受性の違いを利用して、患部を42.5℃以上に加温・維持することで癌細胞を選択的に死滅させる治療法である。特に、生体内深部の腫瘍に対しては、例えば特許文献1に記載されるように、深達度の高い超音波エネルギーを利用する方法が考えられている。 Therefore, in recent years, a treatment method called minimal invasive treatment (MIT) has been attracting attention. One example of minimally invasive treatment is hyperthermia therapy that heats cancer cells and leads to necrosis. This is a treatment method in which cancer cells are selectively killed by heating and maintaining the affected area at 42.5 ° C. or higher by utilizing the difference in heat sensitivity between tumor tissue and normal tissue. In particular, as described in Patent Document 1, for example, a method using ultrasonic energy having a high depth of penetration is considered for tumors in the deep part of a living body.
また、上記加温治療法を更に進めて、例えば特許文献2に示されるように、凹面形状のピエゾ素子により発生した超音波を患部に集束させて加熱し熱変性壊死させる治療法も考えられている。上記治療法では、超音波のエネルギを集束させることにより、幅1〜3mm程度の限局した領域のみを60℃以上に加温し、数秒以内で熱変性壊死に導くことが可能である。この技術は、主に、肝腫瘍、乳腺腫瘍、脳腫瘍及び泌尿器科系の腫瘍への適応が検討されている。 Further, the above-mentioned warming treatment method is further advanced. As shown in Patent Document 2, for example, a treatment method in which the ultrasonic wave generated by the concave piezo element is focused on the affected area and heated to heat-denature necrosis is also considered. Yes. In the above treatment method, by focusing the energy of ultrasonic waves, it is possible to heat only a limited region having a width of about 1 to 3 mm to 60 ° C. or more and lead to heat-denatured necrosis within a few seconds. This technique is mainly being applied to liver tumors, breast tumors, brain tumors and urological tumors.
さらに、最近では、固定焦点位置である使い難さを解消するため、複数個の超音波発生素子、及び位相制御可能な駆動源を用いることにより、電子制御(フェーズドアレイ)により超音波焦点を形成したり位置を変更する技術や、例えば特許文献3に記載されるように、焦点サイズを拡大しかつ焦点ピーク圧力を低下させることにより適切な焦点性状を得る技術が考えられている。 Furthermore, recently, in order to eliminate the difficulty of using the fixed focus position, an ultrasonic focus is formed by electronic control (phased array) by using a plurality of ultrasonic generators and a phase-controllable drive source. For example, as described in Patent Document 3, a technique for obtaining an appropriate focal property by enlarging a focal spot size and lowering a focal peak pressure has been considered.
いずれの方式による超音波照射でも、特許文献4及び特許文献5などに記載されるように、照射対象を、X線CT装置、MRI装置や超音波診断装置等のイメージング装置を用いて照射対象を断層像上に表示させる。そして、照射超音波の集束位置を示すマーカーや、超音波照射によって加温される領域を表す加温領域を示すマーカ等を照射対象上に重ね合わせ表示することによりターゲティングを行い、正確に照準をあわせてから超音波を照射するという過程を経る。これにより、照射効果の確実性を向上させるとともに安全性を確保する。さらに、特許文献6に記載されるように照射効果が及ぶ領域をあらかじめ表示することにより、安全性をより向上させた方法も提案されている。
しかしながら、上記の特許文献4乃至6に記載される手法によれば、照射効果が及ぶ範囲や焦点位置等のマーカーを照射対象上に重ね合せて表示し、対象と超音波焦点とのターゲティングの成否を確認した後超音波照射を行う手順となるが、一般的にCRT等の画像表示装置は画面の隅においては画像が歪むため、モニタリング画面の端部でターゲティングしようとすると不正確となって照射効果の確実性や安全性を悪化させるとの欠点があった。 However, according to the methods described in Patent Documents 4 to 6 above, markers such as a range where the irradiation effect reaches and a focus position are superimposed on the irradiation target, and the success or failure of targeting between the target and the ultrasonic focus is achieved. However, the image display device such as CRT is generally distorted at the corners of the screen, so if you try to target at the end of the monitoring screen, the irradiation will be inaccurate. There is a drawback that the certainty of the effect and the safety are deteriorated.
また、さらに、超音波診断装置やMRI等の画像診断装置を用いて照射対象の断層像を得る場合では、超音波診断装置やMRI等の画像取得方法に起因する画像の不均一性が避けられない。例えば、セクタ方式やコンベックス方式と呼ばれる扇型のスキャンを行う超音波診断装置においては、生成された画像は深部にいくほど分解能が悪化する。また、電子スキャンによる量子化誤差等の影響のため、生成された画像は両端にいくほど画質が低下する。さらにMRIにおいては磁場の不均一性により、ガントリの端部にいくほど画像化した際の画質が低下する。したがって、ターゲティングを行おうとする場所によって、ターゲティングが不正確となって照射効果の確実性や安全性を悪化させるとの欠点があった。 Furthermore, in the case of obtaining a tomographic image to be irradiated using an image diagnostic apparatus such as an ultrasonic diagnostic apparatus or MRI, image non-uniformity caused by an image acquisition method such as an ultrasonic diagnostic apparatus or MRI can be avoided. Absent. For example, in an ultrasonic diagnostic apparatus that performs a sector scan called a sector method or a convex method, the resolution of a generated image becomes worse as it goes deeper. In addition, the image quality of the generated image decreases as it goes to both ends due to the influence of quantization error caused by electronic scanning. Further, in MRI, due to the non-uniformity of the magnetic field, the image quality at the time of imaging toward the end of the gantry decreases. Therefore, depending on the location where the targeting is to be performed, the targeting is inaccurate and the reliability and safety of the irradiation effect are deteriorated.
一方、従来は、断層像に関係なくある決まった輝度でマーカーを重ね合わせ表示しただけであったので、断層像の輝度によっては、断層像との区別が困難になったり、断層像を見えにくくしている場合があり、ターゲティングが不正確となって照射効果の確実性や安全性を悪化させるとの欠点があった。 On the other hand, conventionally, markers were only superimposed and displayed at a certain brightness regardless of the tomographic image. Depending on the brightness of the tomographic image, it becomes difficult to distinguish it from the tomographic image or the tomographic image is difficult to see. In some cases, the targeting is inaccurate and the reliability and safety of the irradiation effect are deteriorated.
上記課題を解決するために本発明の請求項1記載の発明の超音波照射装置は、超音波を発生させて被検体内の所定部位に集束させる超音波照射手段と、前記被検体内に超音波を送信し、前記被検体内で反射されたエコー信号を取得することによって、前記被検体の前記所定部位を含む断層像を取得するための断層像取得手段と、前記断層像上の位置を指定する入力を行うための入力手段と、前記入力手段への入力に基づいて、マーカ像を生成するマーカ像生成手段と、前記断層像と前記マーカ像を重畳させて表示する表示手段と、前記断層像取得手段により取得された前記断層像の分解能が所定以下の領域を画質が悪いと判定し、この画質が悪いと判定した領域に前記超音波照射手段による前記超音波を集束させて照射しないように制御する制御手段と、を有することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, an ultrasonic irradiation apparatus according to claim 1 of the present invention includes an ultrasonic irradiation means for generating an ultrasonic wave and focusing it on a predetermined site in the subject, and an ultrasonic wave in the subject. A tomographic image acquisition means for acquiring a tomographic image including the predetermined part of the subject by transmitting a sound wave and acquiring an echo signal reflected in the subject; and a position on the tomographic image. An input means for performing an input to be designated; a marker image generating means for generating a marker image based on an input to the input means; a display means for displaying the tomographic image and the marker image superimposed; An area where the resolution of the tomographic image acquired by the tomographic image acquisition means is determined to be lower than a predetermined value is determined to have poor image quality, and the ultrasonic wave by the ultrasonic irradiation means is not focused on the area determined to have poor image quality. To control And having a control means.
本発明によれば、断層像の画質の良悪に基づいて照射対象部位への超音波の照射を制御
するので安全に超音波照射を行うことができる。
According to the present invention, since the irradiation of the ultrasonic wave to the irradiation target site is controlled based on the quality of the tomographic image, the ultrasonic wave irradiation can be performed safely.
以下、本発明の実施形態の一例につき、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明に係る超音波照射装置の第1の実施形態を示す構成図である。本実施形態の超音波照射装置は、超音波アプリケータ10、超音波照射制御手段20、断層像取得手段30、制御手段40、表示手段50及び入力手段60から構成される。 FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of an ultrasonic irradiation apparatus according to the present invention. The ultrasonic irradiation apparatus according to this embodiment includes an ultrasonic applicator 10, ultrasonic irradiation control means 20, tomographic image acquisition means 30, control means 40, display means 50, and input means 60.
超音波アプリケータ10は、分割された複数個の振動子を2次元配列した超音波発生素子群11、超音波発生素子群11と被検体OBJとのカップリングのためのカップリング材12、カップリング材12を保持し被検体OBJとの直接の接触媒体となる膜13及び超音波発生素子群11の中心孔に挿入配置された断層像用超音波プローブ15から構成されている。
The ultrasonic applicator 10 includes an ultrasonic wave
超音波発生素子群11は、超音波照射制御手段20から供給される電気エネルギにより、指定された周波数領域の超音波を被検体OBJ内部に向けて照射する構造になっている。さらに、カップリング材12は、超音波が被検体OBJへ効率良く伝播していくためのものであり、超音波発生素子群11と被検体OBJとの音響インピーダンス整合を実現している。加えて、カップリング材12は、超音波発生素子群11で発生した熱を遮断し、被検体OBJへ伝えないようにするための断熱効果も併せ持っている。そこで、超音波発生素子群11で発生した熱を逃がす冷却手段14を、超音波発生素子群11の超音波放射面と反対側、即ち超音波カップリング材12に対して反対側の面に付加してある。
The ultrasonic wave
また、断層像用超音波プローブ15は、被検体OBJの断層像を取得するための超音波を送受信するためのものであり、断層像用超音波プローブ15に対する所定方向の断面に対して、超音波を送受信する。ここで、断層像用超音波プローブ15は超音波発生素子群11やカップリング材12に対して回動可能に設けられてもよい、これにより、被検体OBJに超音波アプリケータ10を固定したままでも、照射対象部位近傍を3次元的に把握することが可能となる。
The
なおここで、超音波発生素子群11は、周方向に分割された複数個の超音波振動子をアニューラリング状に配列したものでもよいし、アレイ状に分割された複数個の超音波振動子を2次元的に配列したものでもよい。以下前者の場合をアニューラリング、後者の場合を2Dアレイという。
Here, the ultrasonic wave
超音波照射制御手段20は、超音波発生素子群11に供給する信号波形を増幅するための駆動素子群21と、超音波発生素子群11に供給する信号波形の位相を調整する位相制御手段22と、これらに入力する波形信号を発生させるための波形発生手段23から構成される。これらの駆動が制御手段40のコントロール下で行われることにより、所望の波形、強度、集束及び位置で超音波照射を行うことができる。
The ultrasonic irradiation control means 20 includes a
ここで、超音波発生素子群11がアニューラリングである場合は、位相制御手段22の位相調整により、超音波照射の焦点が被検体OBJの深さ方向に自在に移動可能となる。また、超音波発生素子群11が2Dアレイである場合は2次元的な位相調整が可能となるので、超音波照射の焦点が3次元的に自在に移動可能となる。
Here, when the ultrasonic wave
また、断層像取得手段30は、断層像用超音波プローブ15に断層像用超音波を送波させるための信号を送信し、断層像用超音波プローブが受波した超音波による信号を取得することにより、被検体OBJ内の超音波断層緒像画像を構築する。断層像取得用の超音波はパルス波であり、遅延制御を施されることにより、断層像用超音波プローブ15から被検体内の所定方向に送信される。被検体内で反射した診断用超音波は、断層像用超音波プローブ15によって受信され、遅延処理を施されることによって、上述した所定方向の構造物が画像化される。これを被検体内の所定面内で複数回繰り返すことによって、被検体内が扇形にスキャンされ、被検体内の断層像が得られることとなる。
The tomographic
一方、制御手段40は装置全体を統括的に制御する。以下に、図2を用いて、本実施例の特徴的な機能を中心に制御手段40が有する機能を説明する。制御手段40は、図2に示されるように、画質設定機能41、画質判定機能42、集束位置設定機能43、マーカ像生成機能44及び画像合成機能45を有する。
On the other hand, the control means 40 comprehensively controls the entire apparatus. The functions of the control means 40 will be described below with a focus on the characteristic functions of this embodiment with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the control means 40 has an image quality setting function 41, an image
これらの機能について下記に具体的に説明する。まず、画質設定機能41は、断層像取得手段の各種パラメータを設定する。各種パラメータとは、具体的には走査線密度、スキャン範囲、深さ範囲、及びスキャン方式、ゲインやフォーカス制御などである。操作者が入力手段60を操作することによって、その操作情報が画質設定機能41に送信され、断層像取得装置に各種の情報が与えられることによって、断層像の画質を様々に変化させることができる。
These functions will be specifically described below. First, the image quality setting function 41 sets various parameters of the tomographic image acquisition unit. Specifically, the various parameters include scanning line density, scanning range, depth range, scanning method, gain, focus control, and the like. When the operator operates the
次に、画質判定機能42は、画質設定機能41によって設定された画質に関する各種パラメータに基づき、断層像上の各部における画質を判定する。画質とは、分解能、表示輝度及び色彩の他に、表示手段50を構成するモニタ画面の構造に依存した画像のゆがみなども含まれる。画像のゆがみとは、モニタ画面が湾曲していることによるもので、表示手段としてCRTを用いた場合はモニタ端部に行くほど画像が見難くなり、観察者にはゆがんだように認知される。
Next, the image
また、画質判定機能42は、断層像がモニタ画面上のどの位置で表示されるかを検知し、画像のゆがみの情報を検知する。画像のゆがみの情報の表し方は、例えば画面全体に対する画像の端から5パーセントを「ゆがむ」とし、それ以外を「ゆがまない」とするような2段階の情報でもよいし、段階的に数値化するようなものでもよい。
Further, the image
さらに、分解能に対しても「分解能良し」「分解能悪い」といった意味を表す2段階の情報を得てもよいし、段階的に数値化するようなものでもよい。また、あらかじめ、深さ1cm以内8cm以上に設定した場合は分解能を悪いとするようにしてもよい。 Further, two-stage information representing the meaning of “good resolution” and “poor resolution” may be obtained with respect to the resolution, or may be numerically expressed in stages. Further, when the depth is set to 8 cm or more within 1 cm in depth, the resolution may be poor.
ここで、画質判定機能42は、上述の分解能の情報と画像のゆがみの情報を参照して、断層像上の各部において、正確にターゲティングができるかどうかの判断を行う。判断の基準は分解能及び、画像のゆがみの一方が「分解能悪い」又は「ゆがむ」を表す情報であった場合に正確なターゲティングができないと判断するようなものであってもよいし、双方の段階的に数値化された情報を互いに足し合わせたり掛け合わせたりした値と所定値を比較するなどして、総合的に判断されるものであってもよい。例えば、集束位置の位置合わせに必要な精度をあらかじめ入力手段60などを用いて設定させ、ターゲティングに必要な精度が2mmと設定されているとすれば、2mm以下の分別が不可能であると検知される場合に、正確にターゲティングができないと判定するなどとなる。
Here, the image
また、この判断には、照射超音波の集束位置から算出される、照射超音波の集束の良悪を加味してもよい。例えば、2Dアレイの場合において、超音波発生素子群の形成する面の垂線から大きく外れた方向に超音波を集束すると、量子化誤差が大きくなり、集束がぼやけることとなる。また、アニューラリングの場合においても、集束位置が深くなるにつれ、また極端に浅い場合には、照射超音波の集束はぼやけることとなる。さらに、集束の大きさや照射時間があらかじめ設定される場合にはこれらの情報を加味してもよい。 In addition, this determination may be performed by taking into account the quality of irradiation ultrasound focusing calculated from the irradiation ultrasound focusing position. For example, in the case of a 2D array, if the ultrasonic wave is focused in a direction greatly deviating from the normal of the surface formed by the ultrasonic wave generation element group, the quantization error becomes large and the focusing becomes blurred. Also, in the case of the annular ring, as the focusing position becomes deeper and when it is extremely shallow, the focusing of the irradiation ultrasonic wave becomes blurred. Furthermore, when the size of convergence and the irradiation time are set in advance, these pieces of information may be taken into consideration.
さらに、照射対象部位の周囲を配慮した判定を行っても良い。例えば重要な血管が照射対象近傍を走っているときなどは、この血管への影響を排除する必要があり、ターゲティングの精度がよりシビアに求められる。また、空部照射経路に空部がある場合などには、音響インピーダンスが空部と質部で大きく異なるために、その界面で照射超音波が反射されることにより大きなエネルギが吸収される。一方、照射対象が脳などであった場合には重要な器官が周囲に多くあることが多いため、よりシビアな精度が求められる。さらに、照射対象が乳房であった場合にはその外形を破壊しないことが求められるので、なるべく必要最低限の領域への照射に留めることが求められる。 Furthermore, the determination may be performed in consideration of the periphery of the irradiation target site. For example, when an important blood vessel is running in the vicinity of the irradiation target, it is necessary to eliminate the influence on the blood vessel, and the accuracy of targeting is required more severely. In addition, when there is a void in the void irradiation path, the acoustic impedance is greatly different between the void and the material portion, so that a large amount of energy is absorbed by reflecting the irradiated ultrasonic wave at the interface. On the other hand, when the irradiation target is a brain or the like, there are many important organs in the surrounding area, and thus more severe accuracy is required. Further, when the irradiation target is a breast, it is required not to destroy the outer shape, so that it is required to limit the irradiation to the minimum necessary region as much as possible.
したがって、入力手段60を用いた入力により、これらの情報が与えられることにより、上述したターゲティングに必要な精度を検知するようにしてもよい。この場合、例えば、体内の血管や空部を入力手段60を用い、断層像を参照しながらマーキングさせたり、あらかじめ設定された「乳房」「頭部」などの照射対象を表す選択肢を入力手段60を用いて選択させ、その情報を集束位置設定機能43の動作に反映させるなどしてもよい。
Therefore, by providing these pieces of information by input using the
次に、集束位置設定機能43は、照射超音波を集束させる点であるターゲットを設定するための機能である。これは、操作者が入力手段60を操作して、断層像の任意の位置を指定し、その情報を集束位置設定機能43が取得することによってなされる。操作者が決定の入力を行うことにより、ターゲットの位置に関する情報が内蔵されるメモリに記憶される。照射開始の入力が行われると、この情報が、超音波発生素子11の各素子の位相情報として変換され、位相制御手段22に送信されることにより、被検体内の任意の位置にターゲティング超音波を照射することができる。なお、この情報はアニューラリングの場合は深さ方向のみの1次元に対応する情報でよいが、2Dアレイの場合には3次元方向に対応する情報となる。
Next, the focusing position setting function 43 is a function for setting a target that is a point for focusing the irradiated ultrasonic wave. This is done by the operator operating the input means 60 to specify an arbitrary position of the tomographic image, and the focusing position setting function 43 acquires the information. When the operator inputs a decision, information regarding the target position is stored in a built-in memory. When the irradiation start input is performed, this information is converted as phase information of each element of the ultrasonic
ここで、集束位置設定機能43は、画質判定機能42の判定に基づき、入力手段に入力されている正確なターゲティングが出来ない位置においてのターゲットの位置の指定を受け付けないように制御する。その際は、ターゲティングが不正確であることを操作者に対して報知するなどする。
Here, based on the determination by the image
次に、マーカ像生成機能44は、断層像に注意点を示すためのマーカ像を生成するための機能である。ここで、マーカ像とは、照射超音波が集束する領域を集束位置として示すためのマーカ、又は超音波照射による加温の影響が及ぼされる範囲を加温領域として示すためのマーカ、及び照射超音波が伝播していく経路を伝播経路として示すための直線や曲線、断層像上に表示させるキャラクタ画像などを含むものとする。マーカ像生成機能44は、集束位置設定機能43から、指定された断層像上の照射対象の位置を取得し、その位置に応じたマーカ像を生成する。これが画像合成機能45によって断層像と重畳された形態に合成され表示手段50に表示される。これにより操作者は、照射超音波のターゲットの位置を、断層像を参照しながら確認することができる。
Next, the marker
また、マーカ像生成機能44は、断層像上の、各種マーカ像を表示させる位置の色彩又は輝度を、画質判定機能42から取得する。マーカ像生成機能44は、この情報を基に、マーカ像が表示される領域の周囲の断層像と、色彩又は輝度が異なるようにマーカ像を生成する。これは、上緒術した集束領域を示すマーカ、加温領域を示すマーカ、伝播経路を示すマーカ又は、キャラクタ画像などのそれぞれに対して、単独に色彩や輝度などを設定するようにしても良いし、マーカ像を構成する画素ごとに変化するようにしても良い。
Further, the marker
また、マーカ像生成機能44は、操作者によって指定されている位置が正確にターゲティングができる位置であるかどうかの情報を取得し、その情報を反映したマーカ像を生成してもよい。正確にターゲティングができないと判断されているときには、マーカ像生成機能44はマーカ像を生成しないか、又は正確にターゲティングできないことを通知するように、通常時とその色彩、輝度、形状などの態様を変えたマーカ像を生成するようにしてもよい。
In addition, the marker
以下、本実施形態の動作の一例について、図3及び図4について説明する。まず、図3を用いて、本実施形態に掛かる動作例の全体の概略について説明し、次に、図4を用いて本発明の特徴をなす動作である、集束位置の設定の動作について詳細に説明する。 Hereinafter, an example of the operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, an overall outline of an operation example according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 3, and then, an operation for setting a focusing position, which is an operation that characterizes the present invention, will be described in detail with reference to FIG. explain.
図3において、まず、ステップS100として、超音波アプリケータ10を被検体OBJに当接させる。ここで、超音波アプリケータ10と被検体OBJの間に気泡などがあると、音響インピーダンスが整合しないため、超音波が体表近くで多く反射されてしまうため好ましくない。したがって、ゼリーなどを用いることにより、超音波アプリケータ10と被検体OBJの間の音響的整合性を良くしなければならない。ここで、一般的な超音波照射装置における超音波アプリケータは、超音波診断装置の超音波プローブなどと比較すると、広い面を被検体に当接させなければならない。したがって、ゼリーをうまく挟んで超音波アプリケータを当接させることは容易になされることではないため、何度も位置を変えて超音波アプリケータを当接させるような作業はなるべく避けるべきである。被検体OBJに超音波アプリケータ10が当接されたと同時に、断層像取得用超音波プローブ15も被検体OBJに当接されることとなり、被検体OBJの断層像取得が可能となる。
In FIG. 3, first, as step S100, the ultrasonic applicator 10 is brought into contact with the subject OBJ. Here, if there are bubbles or the like between the ultrasonic applicator 10 and the subject OBJ, the acoustic impedance is not matched, and therefore, the ultrasonic waves are often reflected near the body surface, which is not preferable. Therefore, the acoustic consistency between the ultrasonic applicator 10 and the subject OBJ must be improved by using jelly or the like. Here, an ultrasonic applicator in a general ultrasonic irradiation apparatus must make a wide surface abut on the subject as compared with an ultrasonic probe or the like of an ultrasonic diagnostic apparatus. Therefore, since it is not easy to contact the ultrasonic applicator with the jelly sandwiched well, the operation of changing the position many times and bringing the ultrasonic applicator into contact should be avoided as much as possible. . At the same time that the ultrasonic applicator 10 is brought into contact with the subject OBJ, the tomographic image acquisition
次に、ステップS200において、入力手段60を用いて断層像取得のための各種パラメータを設定する。ステップS300として、設定されたパラメータに基づき、画質設定機能41が断層像取得手段30を制御し、断層像が取得される。これは、一般的な超音波診断装置における動作と同様のものであり、操作者は実際に得られた断層像を参照しながら照射対象がはっきりと描出されるように調整を行う。また、診断用超音波プローブ15を回動させるなどして、照射対象がはっきりと描出されるように調整を行う。
Next, in step S200, various parameters for acquiring a tomographic image are set using the input means 60. In step S300, based on the set parameters, the image quality setting function 41 controls the tomographic
照射対象がはっきりと描出されたら、ステップS400として、入力装置60を用いて照射超音波の集束位置を決定する。この動作については、後に詳細に説明する。その後、ステップS500において、照射開始の入力を行うことにより、照射対象に超音波が照射されることとなる。
When the irradiation target is clearly depicted, the focused position of the irradiation ultrasonic wave is determined using the
次にステップS400の集束位置の決定のための動作について、図4を用いて詳細に説明する。まず、ステップS401において、操作者が、入力手段60を用いて、集束位置の設定を開始するための入力を行う。この入力により、集束位置設定機能43が起動し、集束位置設定機能43の制御下で集束位置の決定がなされる。
Next, the operation for determining the focusing position in step S400 will be described in detail with reference to FIG. First, in step S <b> 401, the operator uses the
ステップS402において、操作者が、入力手段60を用いて、照射対象の位置を断層像上に指定する入力などを行う。指定の仕方は、マウス、ライトペンやトラックボールで指示したり、画面上を指でなぞったり、長さや座標等の数値を記入して位置や領域を指定したりして指定する。また、画面上から照射対象が周辺と区別できる場合には、輪郭自動検出を用いて照射領域を決定しても良い。その際、自動検出した輪郭を手動で補正する機能や、照射対象に対してあらかじめマージンを設定しておき、自動検出領域にマージン分を含んだ領域をプラスして照射対象領域となるように自動もしくは手動で設定するようにしても良い。このようにすれば、操作者の判断頼らずとも適切な設定が可能となるので、簡便である点で好ましい。さらに、このステップS402において、照射超音波の集束幅、超音波強度、照射時間が設定されるようにしてもよい。
In step S <b> 402, the operator uses the
そして、ステップS403において、集束位置設定機能43が現在指定されている位置の断層像の画質を取得する。集束位置設定機能43はステップS402における入力に従い、指定された断層像上の位置を取得する。 In step S403, the focusing position setting function 43 acquires the image quality of the tomographic image at the currently designated position. The focusing position setting function 43 acquires a position on the designated tomographic image in accordance with the input in step S402.
ステップS404では、画質判定機能42が断層像の画質を判定する。画質判定機能42は画質設定機能41が取得した画質パラメータ、集束位置設定機能43が取得した指定位置、及び、あらかじめ内蔵されるメモリに記憶される表示手段を構成するモニタのゆがみと表示位置の関係を基に、操作者が指定した位置における、断層像の画質から、正確なターゲティングが可能であるか否かを判定し、集束位置設定機能43にその旨の情報を送信する。ステップS405において、この判定に基づいた判断を行い、ターゲティング不可能である場合には、ステップS406において、ターゲティング不可能であることが操作者に通知され、ステップS402に戻って、操作者が位置の設定をやり直すこととなる。
In step S404, the image
ターゲティング可能であると判断された場合には、ステップS407において、マーカ像生成機能44が、マーカ像を配置するべき断層像の周辺の画質に応じた輝度のマーカ像を生成する。
If it is determined that targeting is possible, in step S407, the marker
マーカ像生成機能44は、集束位置設定機能43から得られた指定位置の位置の情報と、画質設定機能41から得られた断層像の画質の情報を基に、マーカ像を配置するべき断層像の周辺の画質を取得する。この情報を用いて、マーカ像を断層像に重畳したときに、断層像とマーカ像がはっきり識別できるように、色彩、輝度などを調節する。
The marker
マーカ像が生成されると、ステップS408において、画像合成機能45がマーカ像と断層像を合成し、表示手段50に表示されることとなる。操作者は表示手段50に表示された断層像及びマーカ像を目視し、断層像に表される照射対象部位とマーカ像として表される集束領域や加温領域集束位置の位置関係などから、照射超音波の集束位置が指定された場所でよいかを確認する。
When the marker image is generated, the
指定された場所でよい場合は、ステップS409において、入力手段60を用いて集束位置決定の入力を行い、ステップS410において、指定された位置や照射時間、集束の程度が内蔵されるメモリに記憶される。加温領域が照射対象部位の他の重要部位に悪影響を及ぼすと恐れがあると思われる場合などには、ステップS402に戻り、再度の調整を行うこととなる。 If the designated location is acceptable, in step S409, input of the focusing position determination is performed using the input means 60, and in step S410, the designated position, irradiation time, and degree of focusing are stored in a built-in memory. The If it is considered that there is a risk that the heating region adversely affects other important parts of the irradiation target part, the process returns to step S402 and adjustment is performed again.
ここで、本実施例ではステップS405において、判断を行っているため、ターゲティングが可能でない場合は、マーカ像を生成せず再度の位置調節を行うこととなっているが、これに限られず、ステップS405をとばして、ターゲティングが不可能な場合は、その旨を報知させるマーカ像を生成し、表示するようにしてもよい。この場合でもステップS409の判断により位置の指定をやり直すことが可能である。 Here, in this embodiment, since the determination is performed in step S405, if targeting is not possible, the marker image is not generated and the position adjustment is performed again. If S405 is skipped and targeting is impossible, a marker image for informing that effect may be generated and displayed. Even in this case, the position can be designated again by the determination in step S409.
次に、図5を用いて、画質判定機能42の行う画質の判定について詳細に説明する。表示手段50においては、モニタ画面51上に図5のように断層像52が表示される。断層像52は、断層像用超音波プローブ15による扇形の走査によって取得されるので、その走査の態様を断層像52中に模式的に表すと、走査線53のように表すことができる。
Next, the image quality determination performed by the image
ここで、上述したように、超音波照射においては、正常な組織を傷つけないため、照射対象部位を正確に加熱することが重要であり、集束位置はできるだけ、正確に照射対象と重なるように設定しなければならない。したがって、例えばターゲティングの精度が1mm単位で要求される場合に、集束位置決定の案内となる断層像の分解能が2mmだったのでは必要な精度でのターゲティングは不可能である。画質判定機能42は、このような事情から断層像の画質などの判定を行う。
Here, as described above, in ultrasonic irradiation, since normal tissue is not damaged, it is important to accurately heat the irradiation target region, and the focusing position is set to overlap with the irradiation target as accurately as possible. Must. Therefore, for example, when the accuracy of targeting is required in units of 1 mm, targeting with the necessary accuracy is impossible if the resolution of the tomographic image that serves as a guide for determining the focusing position is 2 mm. The image
もし、操作者の入力手段60へのによって集束位置設定機能43が受信する断層像上の位置が図のAで示されるような非常に浅い点だった場合には、断層像用超音波プローブ15からの超音波が一様とならず、サイドローブによるアーチファクトがあらわれることも多い。したがって、図のAのような位置では、正確なターゲティングが難しいため、このような領域では、画質判定機能42は正確なターゲティングが出来ない旨の判定を行う。
If the position on the tomographic image received by the focusing position setting function 43 by the operator's input means 60 is a very shallow point as indicated by A in the figure, the
また、図のBで示されるような、横にはずれた点は、断層像用超音波プローブ15の振動子に大きく遅延をかけて断層像用の送信超音波のビームをふったときの画像化領域である。したがって、操作者の入力手段60へのによって集束位置設定機能43が受信する断層像上の位置が、図のBで示されるような点であった場合は、超音波プローブ15の各振動子の大きさに依存する量子化誤差が大きくなり、断層像の画質は中央部に比べてやや劣るものとなる。この事情は、照射超音波の送信においても同じであり、照射領域が端部であるほど照射の集束がぼやけることとなる。したがって、図のBのような位置では、正確なターゲティングが難しいため、このような領域でも、画質判定機能42は正確なターゲティングが出来ない旨の判定を行う。
Further, as shown by B in the figure, the laterally shifted point is an image obtained when the transducer of the tomographic image
さらに、操作者の入力手段60へのによって集束位置設定機能43が受信する断層像上の位置が図のCでしめされるような、下端の点であった場合について説明する。断層像取得用の超音波は、扇形に広がって送受信される。つまり、図5に示される走査線53に沿った超音波送受信を画像化する。したがって、扇形の中心から外れるにしたがって、単位面積あたりの情報量は減り、分解能が悪くなる。また、モニタ画面51が曲面をなすCRTなどであった場合には、図に示される点Cのようなモニタ画面51の端部においてはモニタ画面51の湾曲によって断層像52及びマーカ像が見難くなる。したがって、図のCのような位置では、正確なターゲティングが難しいため、このような領域でも、画質判定機能42は正確なターゲティングが出来ない旨の判定を行う。
Further, a case will be described in which the position on the tomographic image received by the focusing position setting function 43 by the operator's input means 60 is the lower end point indicated by C in the figure. Ultrasound for tomographic image acquisition is transmitted and received in a fan shape. That is, ultrasonic transmission / reception along the
つまり図に示される集束位置指定可能領域54のような位置で、正確なターゲティングが可能となる。なお、この集束位置指定可能領域54は実際に断層像52上に重畳させて表示させるようにしてもよい。このようにすれば、操作者が入力手段60に入力を行わずとも、正確なターゲティングができる領域が把握できるようになるため、簡便に正確なターゲティングを行うことができる点で好ましい。
That is, accurate targeting is possible at a position such as the converging position
また、本実施形態においては、断層像取得手段は超音波の送受波によるものであったが、これに限られない。例えば、MRI装置、X線診断装置や、CT装置などであってもよい。これらの場合も、それぞれの断層像取得手段の特性に応じた、分解能などの画質情報によって断層像の画質の判定を行う。 In the present embodiment, the tomographic image acquisition means is based on ultrasonic transmission / reception, but is not limited thereto. For example, an MRI apparatus, an X-ray diagnostic apparatus, a CT apparatus, or the like may be used. Also in these cases, the image quality of the tomographic image is determined based on the image quality information such as the resolution according to the characteristics of the respective tomographic image acquisition means.
次に、図6を用いて、マーカ像生成機能44の生成するマーカ像について詳しく説明する。現在用いられている医用断層像はほとんどその輝度の濃淡で形態を示すものである。したがって、マーカ像を常に一定の輝度で生成した場合、マーカ像が表示される近傍の領域の輝度が近いと非常に見難くくなってしまう。一例として図6のような断層像が得られた場合を考える。図6の例では大半の低輝度な領域の中に、照射対象領域のαと高輝度領域のβが映し出されている。このような断層像の照射対象領域に集束位置を指定すると、図のような位置に、加温領域を示すマーカ55や、照射超音波伝播経路を示すマーカ56が表示される。しかし、一定の輝度で表現したのではその視認性が悪い可能性があるため、断層像の輝度にあわせてそれぞれのマーカ像の輝度が調節される。図6の例では、断層像の輝度の高い領域βの近傍においては、マーカ像が低輝度になるように、輝度の低い領域の近傍ではマーカ像が高輝度になるように生成する。これによって、断層像に重畳されたマーカ像の認識が容易となるため、簡便に正確なターゲティングを行うことができる。
Next, the marker image generated by the marker
この他にも、マーカ像が表示される位置の断層像の輝度を、例えば、100倍又は100分の1にするなど、定数倍の輝度を与えてマーカ像を生成してもよい。このようにすれば、断層像にとマーカ像は、その輝度の差により輪郭強調され、マーカ像の認識が容易となる点で好ましい。 In addition, the marker image may be generated by giving a constant multiple of luminance, for example, the luminance of the tomographic image at the position where the marker image is displayed is 100 times or 1/100. In this way, the tomographic image and the marker image are preferable in that the contour is emphasized by the difference in luminance and the marker image can be easily recognized.
また、加温領域や集束領域を示すマーカは一体として輝度調節を行ってもよい。この場合、加温領域や集束領域を示すマーカ像にカバーされる領域の断層像の輝度の平均や最大値をとって、これに定数倍を掛けることによって、マーカ像の輝度情報とする。このようにすれば、断層像の表示態様に左右されないでマーカ像の形態を把握することができる。 Further, the brightness indicating the heating area and the focusing area may be adjusted as a unit. In this case, the luminance information of the marker image is obtained by taking the average or maximum value of the luminance of the tomographic image of the region covered by the marker image indicating the heating region or the converging region, and multiplying this by a constant multiple. In this way, the form of the marker image can be grasped without being influenced by the display mode of the tomographic image.
さらに、操作者が入力手段60を用いることによって、マーカ像の輝度を調節できてもよい。この場合は、加温領域を示すマーカ像や照射超音波伝播領域を示すマーカ像はそれぞれ単独に調節できるものとし、操作者が見やすいように輝度の調節を行うことができるので、操作者の個性に応じて見やすいようにマーカ像の輝度を調節できる。 Furthermore, the operator may be able to adjust the brightness of the marker image by using the input means 60. In this case, the marker image indicating the heating area and the marker image indicating the irradiation ultrasonic wave propagation area can be adjusted independently, and the brightness can be adjusted so that the operator can easily see. The brightness of the marker image can be adjusted so that it can be easily seen.
また、照射対象部位への加温が進むに連れて、加温領域は除々に高輝度になってゆく。したがって、あらかじめ加温時間による輝度変位のテーブルを記憶することなどにより、加温される時間に従って、マーカ像の輝度が調節されるようにしてもよい。このようにすれば、超音波照射によって照射中に断層像が変質しても、マーカ像が見難くなる事がなう点で好ましい。 Further, as the heating to the irradiation target portion proceeds, the heating region gradually becomes brighter. Therefore, the brightness | luminance of a marker image may be adjusted according to the time to warm by storing the table of the brightness displacement by warming time beforehand. This is preferable in that it is difficult to see the marker image even if the tomographic image is altered during irradiation by ultrasonic irradiation.
さらに、マーカ像生成機能44は背景となる断層像に応じ、輝度のみでなくその色彩を調節したマーカ像を生成してもよい。マーカ像生成機能44は、断層像が白黒の輝度情報からのみなるときは、単純に赤や青の色彩を与えればよいが、断層像が、カラードプラのようにカラー情報を含むときは、上述した輝度の場合と同じように、背景となる断層像の各点の色彩に応じてマーカ像の色彩を調節する。このようにすれば、断層像がカラーであった場合でも、その表示態様に応じて視認性の良いマーカ像を表示できる点で好ましい。
Further, the marker
ここで、集束領域を表すマーカ像、加温領域を表すマーカ像、照射超音波の伝播経路を表すマーカ像などの、マーカ像の構成のそれぞれについて、表示輝度や色彩が独立に変化させても良い。たとえば、集束領域を表すマーカ像のみ断層像の態様の変化に従った表示とし、あとは一定の輝度や色彩で表示させるようにしても良い。この場合、マーカ像生成機能44の制御が簡便になる点で好ましい。
Here, the display brightness and color of each of the marker image configurations, such as the marker image representing the convergence region, the marker image representing the heating region, and the marker image representing the propagation path of the irradiation ultrasonic wave, can be changed independently. good. For example, only the marker image representing the convergence area may be displayed according to the change in the form of the tomographic image, and the display may be performed with a certain luminance or color. This is preferable in that the control of the marker
さらに、マーカ像生成機能44は画質判定機能42の判定に基づき、指定された位置のターゲティングの正確性を反映させて、その輝度、色彩、形状などを変化させてもよい。指定された位置が正確にターゲティングできない位置であった場合には、マーカ像を赤で表示したり、マーカ像の形状を「○」形状から「×」形状にしたり、輝度を高い輝度から低く表示したりすることにより、正確なターゲティングが出来ないことを操作者に報知することが可能である。
Further, the marker
以上説明したように、本実施例によれば、超音波照射のターゲティングが正確であり、安全に超音波照射を行うことのできる超音波照射装置を提供できる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide an ultrasonic irradiation apparatus that is accurate in targeting ultrasonic irradiation and can safely perform ultrasonic irradiation.
本実施例によれば、照射対象領域の案内となる断層像の画質や、表示されるモニタ画面などのゆがみ、また、照射超音波の照射条件や、被検体の照射対象部位近辺の情報により、指定された位置に対して、正確なターゲティングが行えるかどうかの判定を行う。さらに、本実施形態では操作者に対して、その判定結果を報知したり、その判定結果に基づき正確なターゲティングが出来ない位置には集束位置を設定できないように制御したりするので、不正確なターゲティングに基づいて超音波照射を行うことがない。したがって、本実施例によれば、超音波照射のターゲティングが正確であり、安全に超音波照射を行うことのできる超音波照射装置を提供できる。 According to the present embodiment, the image quality of the tomographic image serving as the guidance of the irradiation target region, the distortion of the displayed monitor screen, the irradiation condition of the irradiation ultrasonic wave, and the information on the vicinity of the irradiation target region of the subject, It is determined whether accurate targeting can be performed for the specified position. Furthermore, in this embodiment, the operator is informed of the determination result, or controlled so that the focusing position cannot be set at a position where accurate targeting cannot be performed based on the determination result. There is no ultrasonic irradiation based on targeting. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to provide an ultrasonic irradiation apparatus that is accurate in targeting ultrasonic irradiation and can safely perform ultrasonic irradiation.
また、本実施例によれば、照射対象の案内となる断層像の輝度や色彩に応じて、生成するマーカ像の輝度や色彩を調節する。このことにより、マーカ像は、マーカ像周辺に表示される断層像の輝度や色彩と異なる輝度や色彩で表示される。したがって、断層像上のマーカ像の位置の把握が容易となり、照射対象領域や加熱を避けるべき領域と、照射される超音波の集束位置や伝播経路の位置関係を把握することが容易となり、適切な伝播経路を通って所望する位置で集束するように超音波を照射することができる。したがって、本実施例によれば、超音波照射のターゲティングが正確であり、安全に超音波照射を行うことのできる超音波照射装置を提供できる。 Further, according to the present embodiment, the brightness and color of the marker image to be generated are adjusted according to the brightness and color of the tomographic image serving as the irradiation target guide. As a result, the marker image is displayed with brightness and color different from the brightness and color of the tomographic image displayed around the marker image. Therefore, it is easy to grasp the position of the marker image on the tomographic image, and it becomes easy to grasp the positional relationship between the irradiation target region and the region where heating should be avoided, the focused position of the irradiated ultrasonic wave, and the propagation path. The ultrasonic wave can be irradiated so as to be focused at a desired position through a proper propagation path. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to provide an ultrasonic irradiation apparatus that is accurate in targeting ultrasonic irradiation and can safely perform ultrasonic irradiation.
10 超音波アプリケータ
11 超音波発生素子群
12 カップリング材
13 膜
14 冷却手段
15 断層像用超音波プローブ
20 超音波照射手段
21 駆動素子群
22 位相制御手段
23 波形発生手段
30 断層像取得手段
40 制御手段
41 画像設定機能
42 画質判定機能
43 集束位置設定機能
44 マーカ像生成機能
45 画像合成機能
50 表示手段
51 モニタ画面
52 断層像
53 走査線
54 集束位置指定可能領域
55 加温領域を示すマーカ
56 照射超音波伝播経路を示すマーカ
60 入力手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
Claims (6)
前記被検体内に超音波を送信し、前記被検体内で反射されたエコー信号を取得することによって、前記被検体の前記所定部位を含む断層像を取得するための断層像取得手段と、
前記断層像上の位置を指定する入力を行うための入力手段と、
前記入力手段への入力に基づいて、マーカ像を生成するマーカ像生成手段と、
前記断層像と前記マーカ像を重畳させて表示する表示手段と、
前記断層像取得手段により取得された前記断層像の分解能が所定以下の領域を画質が悪いと判定し、この画質が悪いと判定した領域に前記超音波照射手段による前記超音波を集束させて照射しないように制御する制御手段と、
を有することを特徴とする超音波照射装置。 Ultrasonic irradiation means for generating an ultrasonic wave and focusing it on a predetermined site in the subject;
A tomographic image acquisition means for acquiring a tomographic image including the predetermined portion of the subject by transmitting an ultrasonic wave in the subject and acquiring an echo signal reflected in the subject;
Input means for performing input for designating a position on the tomographic image;
Marker image generating means for generating a marker image based on an input to the input means;
Display means for displaying the tomographic image and the marker image in a superimposed manner;
An area in which the resolution of the tomographic image acquired by the tomographic image acquisition means is determined to be lower than a predetermined value is determined to have poor image quality, and the ultrasonic wave by the ultrasonic irradiation means is focused on the area determined to have poor image quality. Control means for controlling so as not to
An ultrasonic irradiation apparatus comprising:
前記画質が悪いと判定される領域に、前記入力手段による位置の指定がされたときに、当該指定を無視させるように制御することを特徴とする請求項1に記載の超音波照射装置。 The control means includes
2. The ultrasonic irradiation apparatus according to claim 1, wherein when a position is designated by the input unit in an area where the image quality is determined to be poor, the designation is ignored .
前記画質が悪いと判定される領域に、前記入力手段による位置の指定がされたときに、報知を行うように制御することを特徴とする請求項1に記載の超音波照射装置。 The control means includes
2. The ultrasonic irradiation apparatus according to claim 1, wherein control is performed so that notification is made when a position is designated by the input means in an area where the image quality is determined to be poor .
前記画質が悪いと判定される領域に、前記入力手段による位置の指定がされたときと、画質が良いと判定される領域に、前記入力手段による位置の指定がされたときとで、前記マーカ像の輝度、色彩及び形状の少なくともいずれかを変化させて前記マーカ像を生成することを特徴とする請求項1に記載の超音波照射装置。 The marker image generating means
When the position is designated by the input means in the area determined to be poor in image quality, and when the position is designated by the input means in the area determined to be good in image quality The ultrasonic irradiation apparatus according to claim 1, wherein the marker image is generated by changing at least one of luminance, color, and shape of the image .
前記画質が悪いと判定される領域を示すための画像を前記断層像上に重畳させて表示させることを特徴とする請求項1に記載の超音波照射装置。 The control means includes
The ultrasonic irradiation apparatus according to claim 1, wherein an image for indicating a region determined to have poor image quality is displayed on the tomographic image so as to be superimposed .
2次元アレイ状に配列された複数の超音波振動子を有し、
前記超音波振動子のそれぞれに遅延を与えることによって前記超音波を任意の位置に集束させることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の超音波照射装置。 The ultrasonic irradiation means includes
A plurality of ultrasonic transducers arranged in a two-dimensional array;
The ultrasonic irradiation apparatus according to claim 1, wherein the ultrasonic wave is focused at an arbitrary position by giving a delay to each of the ultrasonic vibrators .
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