JP4847126B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、生体に超音波を送波し生体組織からの反射波を受波して超音波画像を得る超音波診断装置に関する。

超音波診断装置は、被検体である生体内に超音波を送波し、その反射波を変換して得られる電気信号に基づいて、生体の断層像である超音波画像を得るものである。こうして得られる超音波画像は、生体内の様子をリアルタイムで観察することができるという利点を備えているために、医療診断の方法として広く普及している。

さらに近年では、生体内に生じた腫瘍等の形状を把握したり体積を計測したりすることができるように、３次元の超音波画像を得る機能を備えた超音波診断装置の必要性が高まっている。

また、超音波診断装置には、超音波内視鏡等を被検体に挿入して、超音波内視鏡の先端部に設けられたＣＣＤ等の撮像装置により、管腔臓器内部の表面を視覚的に観察することができるタイプのものもある。この超音波内視鏡を体腔内へ挿入する場合には、挿入位置や挿入すべき方向を正確に把握していないと管腔臓器への挿入が困難となることがあるために、これを補助するような装置が求められていた。そこで、モニタ上にガイド画像を表示して、このガイド画像を参照しながら超音波内視鏡を挿入することができるようにした超音波診断装置が開発されている。これにより、間違いなく目標部位までの挿入を行うことができるようになる利点がある。

上述したような、３次元の超音波画像を得る超音波診断装置と、ガイド画像を表示する超音波診断装置と、の何れの場合も、超音波内視鏡から得られる超音波画像の３次元空間上における位置と配向とを知るために、超音波内視鏡と位置検出手段とを組み合わせる必要がある。このような超音波診断装置としては、例えば、特開平８−２０６１１６号公報、特開平１０−２４８８５２号公報、特開２０００−２３８号公報などに記載されたものが挙げられる。

これらの内の特開平８−２０６１１６号公報に記載された超音波診断装置は、超音波ビームの走査に同期した信号が超音波プローブの位置情報を得るための距離センサ制御部に入力されるようになっている。そして、この超音波診断装置は、その後に、位置情報データと超音波断層像データとを生成して、記憶部に記憶する構成となっている。

また、特開平１０−２４８８５２号公報に記載された超音波診断装置は、１枚分の超音波断層像データが記録部に入力されたときに、位置情報データが同期して記録される構成である。

さらに、特開２０００−２３８号公報に記載された超音波診断装置は、画像収集開始コマンドおよび画像収集終了コマンドを、超音波診断装置または位置情報を得るための３次元画像処理用コンピュータユニットに入力して、同期をとるように構成されたものとなっている。

なお、超音波断層像の表示に関連する技術として、例えば、特開２００４−２３０１９３号公報にはガイド画像を構築する技術が、また、特開２００４−１１３６２９号公報には模式図を構築する技術が、それぞれ記載されている。
特開平８−２０６１１６号公報 特開平１０−２４８８５２号公報 特開２０００−２３８号公報 特開２００４−２３０１９３号公報 特開２００４−１１３６２９号公報

しかしながら、上記特開平８−２０６１１６号公報に記載されたものでは、走査された超音波ビームから超音波断層像データが生成されるまでの時間と、同期信号が入力された距離センサ制御部が位置情報データを生成するまでの時間と、が異なる場合が多い。従って、例えば、位置情報データを取得する時間が、超音波断層像データを取得する時間よりも長くなる可能性もある。この場合には、記憶部に入力された位置情報データが、実際の超音波断層像が取得されたときの位置とずれてしまう可能性がある。

また、上記特開平１０−２４８８５２号公報に記載されたものでは、上述したように超音波断層像データの生成時間と位置情報データの生成時間とが異なるために、超音波断層像データが入力されたときの位置情報データは、超音波断層像が取得されたときの位置情報データとは異なる可能性がある。

さらに、上記特開２０００−２３８号公報に記載されたような、画像収集開始コマンドおよび画像収集終了コマンドによって同期をとる構成では、画像収集中の超音波断層像データと位置情報データとは、必ずしも同期しているとは限らない。

上述したように、従来の超音波診断装置では、超音波断層像を取得したときの正確な位置情報を得ることができるとは限らず、位置情報を基に構築した３次元の超音波画像やガイド画像の精度が低下するという課題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、超音波断層像を取得したときの位置情報を高い精度で得ることができる超音波診断装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、第１の発明による超音波診断装置は、被検体に超音波を送受して得られる超音波信号に基づき超音波画像を生成して超音波断層像データを出力する超音波断層像生成手段と、前記超音波画像の位置および配向を示す位置情報を検出して位置情報データを出力する位置検出手段と、前記超音波断層像データと前記位置情報データとに基づいて新たな画像を生成する画像処理手段と、を具備する超音波診断装置において、前記超音波断層像生成手段から出力される超音波断層像データの出力レートと前記位置検出手段から出力される位置情報データの出力レートとを検出して、出力レートが遅い方のデータのタイミングを基準にして同期信号を発生させ、該超音波断層像データと位置情報データとを同期させるようにしたものである。

また、第２の発明による超音波診断装置は、被検体に超音波を送受して得られる超音波信号に基づき超音波画像を生成して超音波断層像データを出力する超音波断層像生成手段と、前記超音波画像の位置および配向を示す位置情報を検出して位置情報データを出力する位置検出手段と、前記超音波断層像データと前記位置情報データとに基づいて新たな画像を生成する画像処理手段と、を具備する超音波診断装置において、前記超音波断層像生成手段から出力される超音波断層像データの出力レートと前記位置検出手段から出力される位置情報データの出力レートとを検出して、出力レートが早い方のデータの出力レートを可変とし、該超音波断層像データと位置情報データとを同期させるようにしたものである。

さらに、第３の発明による超音波診断装置は、被検体に超音波を送受して得られる超音波信号に基づき超音波画像を生成して超音波断層像データを出力する超音波断層像生成手段と、前記超音波画像の位置および配向を示す位置情報を検出して位置情報データを出力する位置検出手段と、前記超音波断層像データと前記位置情報データとに基づいて新たな画像を生成する画像処理手段と、を具備する超音波診断装置において、前記超音波断層像データと前記位置情報データとに各々の取得時刻を示す取得時刻データを付加して、これらの取得時刻データに基づき該超音波断層像データと位置情報データとを同期させるようにしたものである。

第４の発明による超音波診断装置は、上記第１から第３の発明による超音波診断装置において、前記超音波断層像生成手段が、体腔内に挿入されて超音波を送受する超音波内視鏡からの超音波信号に基づき超音波断層像データを得るものであり、前記位置検出手段は、該超音波内視鏡の先端部の位置および配向を示す位置情報を検出することにより前記超音波画像の位置および配向を示す位置情報を実質的に検出して前記位置情報データを得るものである。

本発明の超音波診断装置によれば、超音波断層像を取得したときの位置情報を高い精度で得ることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

［実施形態１］
図１から図３は本発明の実施形態１を示したものであり、図１は超音波診断装置の構成を示すブロック図、図２は複数の超音波断層像を位置と方向とをもった３次元空間に配置した一例を示す図、図３は超音波断層像データおよび位置情報データと取り込まれるタイミングとの時間的関係を示すタイミングチャートである。

この実施形態１は、体腔内で超音波振動子による走査を行って超音波断層像データを得る機能と、この超音波振動子の位置情報データを検出する機能と、を併せもつ超音波診断装置において、出力レートが遅い方のデータのタイミングを基準として同期信号を発生させ、超音波断層像データと位置情報データとを同期させるようにしたものである。従って、これに関連しない超音波診断装置における一般的な構成等については、図示や説明を適宜省略する。

まず、図１を参照して、超音波診断装置のシステム全体について説明する。

この超音波診断装置は、超音波内視鏡１と、光学観察装置２と、超音波断層像生成手段たる超音波観測装置３と、位置検出手段たる位置検出装置４と、画像処理手段たる画像処理装置５と、を備えている。

超音波内視鏡１は、体腔内に挿入するための細長の挿入部１１と、この超音波内視鏡１を把持して手元側で操作を行なうための操作部１２と、各機器に接続するための図示しない接続コネクタと、を有して構成されている。

この超音波内視鏡１の挿入部１１の先端部には、超音波を発生するための図示しない超音波振動子が設けられている。この超音波振動子は、超音波観測装置３に接続されていて、該超音波観測装置３により制御して駆動され、また、受波したエコーをエコー信号に変換して該超音波観測装置３へ出力するようになっている。

さらに、この超音波内視鏡１の挿入部１１の先端部におけるこの超音波振動子の近傍には、受信コイル１３が配設されている。この受信コイル１３は、位置検出装置４と電気的に接続されていて、後述する磁場の変化に応じた信号を発生して、位置検出装置４へ出力するようになっている。

そして、超音波内視鏡１の挿入部１１の先端部には、光学的な観察を行うための手段、例えば、被検体の光学像を電気的な撮像信号に変換して出力するＣＣＤ等の図示しない撮像装置が設けられている。この撮像装置は、光学観察装置２と電気的に接続されていて、前記撮像信号がこの光学観察装置２に入力されるようになっている。

光学観察装置２は、画像処理回路やモニタ等を備えて構成されており、撮像装置からの撮像信号を処理して、モニタ等により光学像として観察可能とするものである。

超音波観測装置３は、超音波内視鏡１の挿入部１１の先端部に設けられた超音波振動子を駆動して超音波を発生させるとともに、該超音波振動子からのエコー信号を処理して超音波断層像データを生成するものである。

位置検出装置４は、複数の送信コイル１６を有する送信アンテナ１５と、コイル駆動回路１７と、位置算出回路１８と、を備えている。送信コイル１６は、磁場を発生するためのものである。コイル駆動回路１７は、磁場を発生させるために送信コイル１６を励起するものである。位置算出回路１８は、超音波内視鏡１の挿入部１１の先端部に設けられた受信コイル１３から得た信号に基づいて、受信コイル１３の位置および配向を算出し、算出した位置および配向を位置情報データとして出力するためのものである。

画像処理装置５は、データ取込部２１と、データ取込部２２と、出力レート判定手段たる出力レート判定部２３と、同期信号発生手段たる同期信号発生部２４と、を備え、さらに、画像処理を行うための大容量の図示しない画像メモリを内部に備えたものである。データ取込部２１は、超音波観測装置３からの超音波断層像データを取り込むためのものである。データ取込部２２は、位置検出装置４の位置算出回路１８からの位置情報データを取り込むためのものである。出力レート判定部２３は、超音波観測装置３からの超音波断層像データの出力レートと、位置検出装置４からの位置情報データの出力レートと、を判定するためのものである。同期信号発生部２４は、出力レート判定部２３からの出力レート判定結果に基づいて、データ取込部２１とデータ取込部２２とへ同期信号を発生するものである。これにより、データ取込部２１とデータ取込部２２とは、同期してデータを取り込むようになっている。

次に、このような超音波診断装置の作用について説明する。

まず、超音波断層像データを生成する作用は、次のようになっている。

超音波観測装置３を操作することにより、超音波内視鏡１の挿入部１１の先端部に設けられた図示しない超音波振動子によって超音波の送受を行う。ここに、超音波による走査としては、例えば、超音波内視鏡１の挿入方向に垂直な平面内を放射状に走査するラジアル走査が、一般的な走査の一例として知られている。

超音波内視鏡１は、例えば上述したようなラジアル走査を行って受波したエコーを、電気信号であるエコー信号に変換して、超音波観測装置３へ送信する。

超音波観測装置３は、超音波内視鏡１からのエコー信号に、包絡線検波、対数増幅、Ａ／Ｄ変換、および極座標系から直交座標系への変換等の処理を行い、一回のラジアル走査に対して一枚の超音波断層像データを作成する。なお、エコー信号から超音波断層像データを作成する技術は公知であるために、ここでは詳細な説明は省略する。

続いて、位置情報データを生成する作用は、次のようになっている。

位置検出装置４の内部に設けられたコイル駆動回路１７は、単一あるいは複数の送信コイル１６に対して、磁場発生電流（コイル励起信号）を供給する。この磁場発生電流を供給された送信コイル１６は、磁場を発生し、この磁場が送信アンテナ１５から空間へ向けて伝播される。

送信アンテナ１５から伝播された磁場は、超音波内視鏡１の受信コイル１３により検出される。すなわち、受信コイル１３は、磁場の変化を電流に変換して、電気信号として位置算出回路１８へ出力する。

位置算出回路１８は、受信コイル１３からの電気信号をＡ／Ｄ変換して、受信コイル１３の位置を表す位置ベクトルと、受信コイル１３の配向を表す角度と、を算出し、算出した位置ベクトルおよび角度を受信コイル１３の位置情報データとして出力する。このとき、位置ベクトルを算出する際の原点を、送信アンテナ１５の特定の位置にとるものと仮定する。また、配向を算出する際の角度は、送信アンテナ１５上に固定された仮想的な正規直交基底（単位ベクトル）に対して算出されたオイラー角であるものとする。

さらに、画像処理装置５の作用は、次のようになっている。

画像処理装置５は、超音波観測装置３からの超音波断層像データと、位置検出装置４からの位置情報データと、に基づいて画像処理を行う。

この画像処理装置５が行う画像処理としては、種々のものが考えられるが、ここでは一例として、３次元の超音波画像を構築する場合を説明する。

画像処理装置５は、超音波観測装置３から送られる超音波断層像データと、位置検出装置４から送られる位置情報データと、を取得して、図示しない大容量の画像メモリに記憶する。画像メモリに記憶した複数の超音波断層像データは、例えば図２に示すような位置と方向とをもった３次元空間に配置することができる。それぞれの超音波断層像データを構成する各ピクセルは、３次元空間内における位置と、その位置における輝度と、を有することになる。このとき、輝度は、受信したエコー信号の強度を表している。

このようにして、ラジアル走査を続けることにより順次得られる各超音波断層像データを３次元空間に配置することにより、各超音波断層像データを構成するそれぞれのピクセルが、３次元空間内における位置と輝度とを有することになる。そして、超音波断層像データが得られていないピクセルについては、該ピクセルに隣接する超音波断層像データから補間することにより、３次元空間の全てが位置と輝度とを有するピクセルにより埋められることになる。このようにして３次元の超音波画像が構築されたら、これを図示しないモニタ等に表示することにより、観察することが可能となる。このような３次元の超音波画像の構築の詳細については、例えば上述したような特開平１０−２４８８５２号公報に記載されているために、ここではこれ以上の説明を省略する。

なお、画像処理装置５により行う画像処理の他の例としては、上記特開２００４−２３０１９３号公報に記載されたようなガイド画像の構築や、あるいは、上記特開２００４−１１３６２９号公報に記載されたような模式図の構築が挙げられる。

続いて、同期信号の作用について、図３を参照して説明する。

超音波観測装置３からは、超音波断層像データが、例えば図３（Ａ）に示すような出力レートで出力され、画像処理装置５に入力されるものとする。また、位置検出装置４からは、位置情報データが、例えば図３（Ｂ）に示すような出力レートで出力され、画像処理装置５に入力されるものとする。

このとき、画像処理装置５内では、出力レート判定部２３が、超音波断層像データの入力状況と位置情報データの入力状況とを監視して、各々に新しいデータが入力されたか否かを判定している。ここで、超音波断層像データと位置情報データとの両方に新しいデータが入力されたことが確認された場合には、出力レート判定部２３は、その判定結果を同期信号発生部２４へ出力する。

同期信号発生部２４は、出力レート判定部２３からの前記判定結果を受けると、データ取込部２１とデータ取込部２２との両方へ図３（Ｃ）に示すような同期信号を出力する。

データ取込部２１およびデータ取込部２２は、同期信号発生部２４から同期信号が入力された場合には、それぞれに入力データを取り込む。

すなわち、例えば図３（Ｃ）に示す第１の同期信号が入力された場合には、データ取込部２１は、図３（Ｄ）に示す超音波断層像データＵ１を取り込み、データ取込部２２は、図３（Ｅ）に示す位置情報データＰ１を取り込む。そして、取り込まれた超音波断層像データと位置情報データとが、関連付けられる（すなわち、取り込まれた超音波断層像データの位置情報は、取り込まれた位置情報データにより示されるものであるとして関連付けられる）。

同様に、図３（Ｃ）に示す第２の同期信号が入力された場合には、データ取込部２１は、図３（Ｄ）に示す超音波断層像データＵ２を取り込み、データ取込部２２は、図３（Ｅ）に示す位置情報データＰ３を取り込む。そして、取り込まれた超音波断層像データと位置情報データとが、関連付けられる。

さらに、図３（Ｃ）に示す第３の同期信号が入力された場合には、データ取込部２１は、図３（Ｄ）に示す超音波断層像データＵ３を取り込み、データ取込部２２は、図３（Ｅ）に示す位置情報データＰ５を取り込む。そして、取り込まれた超音波断層像データと位置情報データとが、関連付けられる。

従って、ここでは、超音波観測装置３の出力レートと、位置検出装置４の出力レートと、の内の出力レートが遅い方のデータのタイミングを基準にして同期信号が発生され、超音波断層像データと位置情報データとを同期させていることになる。

このようにして取り込まれた超音波断層像データと、この超音波断層像データに関連付けられて取り込まれた位置情報データとは、図示しない大容量の画像メモリに記憶されて、上述したように３次元の超音波画像等の構築に用いられる。

なお、図３においては、超音波断層像データの出力レートが、位置情報データの出力レートよりも遅い場合を例に挙げて説明したが、これとは逆に、位置情報データの出力レートが、超音波断層像データの出力レートよりも遅い場合であっても、同様の作用を行ってデータ同士の同期をとることができる。

このような実施形態１によれば、超音波振動子の位置情報データを検出する機能を併せもつ超音波診断装置において、出力レートが遅い方のデータのタイミングを基準として同期信号を発生するように構成したために、超音波断層像データの出力レートと位置情報データの出力レートとが異なる場合であっても、超音波断層像を取得したときの位置情報を高い精度で得ることができる。これにより、これらのデータに基づいて構築する３次元超音波画像やガイド画像の精度を高めることが可能となる。

なお、上述では、位置検出装置４に送信アンテナ１５を設けて磁場を発生させ、挿入部１１内に受信コイル１３を設けて磁場を検出するようにしていたが、送受がこの逆となるように構成しても良い。すなわち、挿入部１１内に送信アンテナ１５に相当する送信用のコイルを設けるとともに、本実施形態の送信アンテナ１５の位置に受信コイル１３を設けるように構成しても良い。

また、上述では、位置検出を磁場を介して（コイルを用いて）行うようにしているが、これに限らず、他の位置検出手段を用いるようにしても良い。例えば、加速度センサ等が信号線を介して接続されているタイプの位置検出手段を用いるようにしても構わない。

さらに、出力レート判定部２３と同期信号発生部２４とを画像処理装置５の内部に設けているが、これらを画像処理装置５の外部に別体として設けても構わないし、あるいはこれらを超音波観測装置３や位置検出装置４内に設けるように構成しても良い。

また、ここで述べたような構成の変更は、以下に説明する他の実施形態においても同様に適用することが可能である。

［実施形態２］
図４および図５は本発明の実施形態２を示したものであり、図４は超音波診断装置の構成を示すブロック図、図５は超音波断層像データおよび位置情報データと出力されるタイミングとの時間的関係を示すタイミングチャートである。

この実施形態２において、上述の実施形態１と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。

本実施形態の超音波診断装置は、図４に示すように、超音波断層像生成手段たる超音波観測装置３Ａに出力レート調整手段たる出力レート調整部３１が設けられるとともに、位置検出手段たる位置検出装置４Ａに出力レート調整手段たる出力レート調整部３２が設けられており、画像処理手段たる画像処理装置５Ａは出力レート調整手段として機能する同期信号発生部２４の出力がこれら出力レート調整部３１と出力レート調整部３２とへそれぞれ接続されたものとなっている。

前記出力レート調整部３１は、超音波観測装置３Ａから出力される超音波断層像データの出力レートを、前記同期信号発生部２４からの同期信号に基づき、可変に設定するものである。

前記出力レート調整部３２は、位置検出装置４Ａから出力される位置情報データの出力レートを、前記同期信号発生部２４からの同期信号に基づき、可変に設定するものである。

次に、このような超音波診断装置の作用について、図５を参照しながら、上述した実施形態１の作用と異なる点のみを主として説明する。

なお、この図５に示す例は、図５（Ａ）に示すような超音波断層像データの出力レートが、図５（Ｂ）に示すような位置情報データの通常の出力レートよりも遅い場合を示す例となっている。ただし、出力レートの関係がこれとは逆であっても、以下に説明するような作用はほぼ同様に適用することが可能である。

この超音波診断装置のシステムを起動したときに、画像処理装置５Ａから最初のデータ出力を促す同期信号（例えば、図５（Ｃ）に示す第１の同期信号）が、超音波観測装置３Ａと位置検出装置４Ａとへそれぞれ出力される。この最初の同期信号に応答して、超音波観測装置３Ａから超音波断層像データ（図５（Ａ）に示すＵ１）が、位置検出装置４Ａから位置情報データ（図５（Ｂ）に示すＰ１）が、画像処理装置５Ａへそれぞれ入力される。

画像処理装置５Ａ内の出力レート判定部２３は、各データの転送が完了するのを監視している。

ここで、図５に示す例では、同期信号を用いない場合の位置情報データの通常の出力レートは、１つの超音波断層像データ（例えば、図５に示すＵ１）が転送される間に、少なくとも２つの位置情報データ（例えば、図５に示すＰ１およびＰ２）を出力することができるようなレートとなっている。従って、このままの出力レートであると、位置情報データは超音波断層像データと同期を取ることができない（例えば、Ｕ２とＰ２とは同期しない）ために、本実施形態においては、同期信号に基づいて、位置情報データの出力レートを、超音波断層像データの出力レートと同期するように調整している。

すなわち、位置情報データＰ１が転送された後に、超音波断層像データＵ１の転送が完了すると、画像処理装置５Ａ内の同期信号発生部２４から同期信号（図５（Ｃ）に示す第２の同期信号）が、超音波観測装置３Ａと位置検出装置４Ａとへそれぞれ出力される。

超音波観測装置３Ａに同期信号が入力されると、図５（Ａ）に示すように、超音波観測装置３Ａから次の超音波断層像データＵ２が出力される。

また、位置検出装置４Ａに同期信号が入力されると、その時点の位置情報データを算出して、図５（Ｄ）に示すように、調整された出力レートで位置情報データＰ２’を出力する。そして、超音波断層像データＵ２を取得したときの位置を示す位置情報データがＰ２’となるように、超音波断層像データＵ２と位置情報データがＰ２’との関連付けが行われる。

以下同様にして、超音波断層像データＵ３とその位置を示す位置情報データＰ３’とが関連付けられる。

その後は、上述した実施形態１と同様に、超音波断層像データとその位置情報データとに基づいて、３次元超音波画像等を構築することになる。

このような実施形態２によれば、上述した実施形態１とほぼ同様の効果を奏するとともに、同期信号によって超音波断層像を得たときの位置情報を算出するようにしたために、超音波断層像の位置情報をより正確に得ることができる。従って、これらのデータに基づいて構築する３次元超音波画像やガイド画像の精度をさらに高めることができる。

［実施形態３］
図６および図７は本発明の実施形態３を示したものであり、図６は超音波診断装置の構成を示すブロック図、図７は超音波断層像データおよび位置情報データと取り込まれるタイミングとの時間的関係を示すタイミングチャートである。

この実施形態３において、上述の実施形態１，２と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。

本実施形態の超音波診断装置は、図６に示すように、超音波断層像生成手段たる超音波観測装置３Ｂに取得時刻データ付加手段たる取得時刻データ付加部４１が設けられるとともに、位置検出手段たる位置検出装置４Ｂの位置算出回路１８Ｂ内に取得時刻データ付加手段たる取得時刻データ付加部４２が設けられており、さらに画像処理手段たる画像処理装置５Ｂに取得時刻判定手段たる取得時刻判定部４３が設けられている。また、画像処理装置５Ｂには、上述した実施形態における出力レート判定部２３や同期信号発生部２４は設けられていない。

取得時刻データ付加部４１は、超音波走査を行なった時刻を示す取得時刻データを、該超音波断層像データに付加するものである。

取得時刻データ付加部４２は、位置を検出した時刻を示す取得時刻データを、該位置情報データに付加するものである。

取得時刻判定部４３は、超音波断層像データと位置情報データとを、各々に付加された取得時刻データに基づいて関連付けるものである。すなわち、取得時刻判定部４３は、時間的相関性が最も高い超音波断層像データと位置情報データとを、つまり、取得時刻が最も近い超音波断層像データと位置情報データとを関連付けるものとなっている。

次に、このような超音波診断装置の作用について、図７を参照しながら、上述した各実施形態の作用と異なる点のみを主として説明する。

超音波観測装置３Ｂは、超音波走査を行うように超音波内視鏡１を制御し、超音波内視鏡１から受信したエコー信号に基づき超音波断層像データを生成する。このときに、超音波観測装置３Ｂは、超音波走査を行なった時刻を記録する。

その後、取得時刻データ付加部４１は、超音波断層像データに、超音波走査を行なった時刻を示す取得時刻データを付加する。こうして取得時刻データが付加された超音波断層像データが、画像処理装置５Ｂへ出力される。

一方、位置検出装置４Ｂは、超音波内視鏡１の挿入部１１の先端部の位置を検出して、位置情報データを生成する。このときに、位置検出装置４Ｂは、位置を検出した時刻（すなわち、位置算出回路１８Ｂが受信コイル１３から電気信号を受信した時刻）を記録する。

その後、取得時刻データ付加部４２は、位置情報データに、位置を検出した時刻を示す取得時刻データを付加する。こうして取得時刻データが付加された位置情報データが、画像処理装置５Ｂへ出力される。

このときには、超音波断層像データと位置情報データとは、図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示すように、それぞれの出力レートで画像処理装置５Ｂに入力されることになる。

画像処理装置５Ｂ内では、取得時刻判定部４３が、取得時刻データに基づいて、超音波断層像データに、該超音波断層像データの取得時刻と最も近接する取得時刻の位置情報データを関連付けることにより、該超音波断層像データと該位置情報データとを同期させる。

例えば、図７（Ａ）に示す超音波断層像データＵ１は、図７（Ｂ）に示す位置情報データＰ１が最も時刻的に近いと判定されて、図７（Ｃ）および図７（Ｄ）に示すように互いに関連付けられる。

以下同様にして、Ｕ２とＰ３とが超音波断層像とその位置情報として関連付けられるとともに、Ｕ３とＰ６とが超音波断層像とその位置情報として関連付けられる。

その後は、上述した実施形態１と同様に、超音波断層像データとその位置情報データとに基づいて、３次元超音波画像等を構築することになる。

こうして、この実施形態３においては、超音波観測装置３Ｂに取得時刻データ付加部４１を設けて超音波断層像データに超音波走査を行った時刻を付加し、位置検出装置４Ｂに取得時刻データ付加部４２を設けて位置情報データに位置算出回路１８Ｂが受信コイル１３から電気信号を受信した時刻を示す時刻を付加し、取得時刻判定部４３がそれぞれの取得時刻データに基づき超音波断層像データと位置情報データとの同期をとるように構成している。

これに対して、上述した実施形態１、実施形態２においては、超音波観測装置３，３Ａが超音波断層像データを作成または画像処理装置５，５Ａへ出力した時刻と、位置検出装置４，４Ａが位置情報データを作成または画像処理装置５，５Ａへ出力した時刻と、の同期をとるように構成している。

従って、このような実施形態３によれば、上述した実施形態１とほぼ同様の効果を奏するとともに、上述した実施形態１や実施形態２に比して、超音波断層像データの作成に要する演算時間、位置情報データの算出に要する演算時間によることなく、また、伝送経路の遅延時間によることなく、超音波断層像データと位置情報データとのより正確な同期をとることが可能となる。これにより、超音波断層像を取得した時点の位置情報をより正確に得ることができる。従って、これらのデータに基づいて構築する３次元超音波画像やガイド画像の精度をより一層高めることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。

［付記］
以上詳述したような本発明の上記実施形態によれば、以下のごとき構成を得ることができる。

［付記１］
被検体に超音波を送受して得られる超音波信号に基づき超音波画像を生成して超音波断層像データを出力する超音波断層像生成手段と、
前記超音波画像の位置および配向を示す位置情報を検出して位置情報データを出力する位置検出手段と、
前記超音波断層像データと前記位置情報データとに基づいて新たな画像を生成する画像処理手段と、
を具備する超音波診断装置において、
前記超音波断層像生成手段から出力される超音波断層像データの出力レートと前記位置検出手段から出力される位置情報データの出力レートとを検出する出力レート判定手段と、
前記出力レート判定手段により出力レートが遅いと判定された前記超音波断層像データまたは前記位置情報データのタイミングを基準にして同期信号を発生する同期信号発生手段と、
をさらに具備し、前記同期信号発生手段により発生された同期信号に基づき、前記超音波断層像データと前記位置情報データとを同期させるようにしたものであることを特徴とする超音波診断装置。

［付記２］
被検体に超音波を送受して得られる超音波信号に基づき超音波画像を生成して超音波断層像データを出力する超音波断層像生成手段と、
前記超音波画像の位置および配向を示す位置情報を検出して位置情報データを出力する位置検出手段と、
前記超音波断層像データと前記位置情報データとに基づいて新たな画像を生成する画像処理手段と、
を具備する超音波診断装置において、
前記超音波断層像生成手段から出力される超音波断層像データの出力レートと前記位置検出手段から出力される位置情報データの出力レートとを検出する出力レート判定手段と、
前記出力レート判定手段により出力レートが早いと判定された前記超音波断層像データまたは前記位置情報データの出力レートを、該出力レート判定手段により出力レートが遅いと判定された前記超音波断層像データまたは前記位置情報データの出力レートと同一となるように可変させることにより、前記超音波断層像データと前記位置情報データとを同期させる出力レート調整手段と、
をさらに具備したことを特徴とする超音波診断装置。

［付記３］
被検体に超音波を送受して得られる超音波信号に基づき超音波画像を生成して超音波断層像データを出力する超音波断層像生成手段と、
前記超音波画像の位置および配向を示す位置情報を検出して位置情報データを出力する位置検出手段と、
前記超音波断層像データと前記位置情報データとに基づいて新たな画像を生成する画像処理手段と、
を具備する超音波診断装置において、
前記超音波断層像データと前記位置情報データとに各々の取得時刻を示す取得時刻データを付加する取得時刻データ付加手段と、
前記取得時刻データに基づき、前記超音波断層像データに、該超音波断層像データの取得時刻と最も近接する取得時刻の前記位置情報データを関連付けることにより、該超音波断層像データと該位置情報データとを同期させる取得時刻判定手段と、
をさらに具備したことを特徴とした超音波診断装置。

［付記４］
前記超音波断層像生成手段は、体腔内に挿入されて超音波を送受する超音波内視鏡からの超音波信号に基づき超音波断層像データを得るものであり、
前記位置検出手段は、該超音波内視鏡の先端部の位置および配向を示す位置情報を検出することにより前記超音波画像の位置および配向を示す位置情報を実質的に検出して前記位置情報データを得るものであることを特徴とする付記１から付記３の何れか一項に記載の超音波診断装置。

本発明は、生体に超音波を送波し生体組織からの反射波を受波して超音波画像を得る超音波診断装置に好適に利用することができる。

本発明の実施形態１における超音波診断装置の構成を示すブロック図。 上記実施形態１において、複数の超音波断層像を位置と方向とをもった３次元空間に配置した一例を示す図。 上記実施形態１における、超音波断層像データおよび位置情報データと取り込まれるタイミングとの時間的関係を示すタイミングチャート。 本発明の実施形態２における超音波診断装置の構成を示すブロック図。 上記実施形態２における、超音波断層像データおよび位置情報データと出力されるタイミングとの時間的関係を示すタイミングチャート。 本発明の実施形態３における超音波診断装置の構成を示すブロック図。 上記実施形態３における、超音波断層像データおよび位置情報データと取り込まれるタイミングとの時間的関係を示すタイミングチャート。

符号の説明

１…超音波内視鏡
２…光学観察装置
３，３Ａ，３Ｂ…超音波観測装置（超音波断層像生成手段）
４，４Ａ，４Ｂ…位置検出装置（位置検出手段）
５，５Ａ，５Ｂ…画像処理装置（画像処理手段）
１１…挿入部
１２…操作部
１３…受信コイル
１５…送信アンテナ
１６…送信コイル
１７…コイル駆動回路
１８，１８Ｂ…位置算出回路
２１，２２…データ取込部
２３…出力レート判定部（出力レート判定手段）
２４…同期信号発生部（同期信号発生手段、出力レート調整手段）
３１，３２…出力レート調整部（出力レート調整手段）
４１，４２…取得時刻データ付加部（取得時刻データ付加手段）
４３…取得時刻判定部（取得時刻判定手段）

Claims (4)

1. 被検体に超音波を送受して得られる超音波信号に基づき超音波画像を生成して超音波断層像データを出力する超音波断層像生成手段と、
   前記超音波画像の位置および配向を示す位置情報を検出して位置情報データを出力する位置検出手段と、
   前記超音波断層像データと前記位置情報データとに基づいて新たな画像を生成する画像処理手段と、
   を具備する超音波診断装置において、
   前記超音波断層像生成手段から出力される超音波断層像データの出力レートと前記位置検出手段から出力される位置情報データの出力レートとを検出して、出力レートが遅い方のデータのタイミングを基準にして同期信号を発生させ、該超音波断層像データと位置情報データとを同期させるようにしたものであることを特徴とする超音波診断装置。
2. 被検体に超音波を送受して得られる超音波信号に基づき超音波画像を生成して超音波断層像データを出力する超音波断層像生成手段と、
   前記超音波画像の位置および配向を示す位置情報を検出して位置情報データを出力する位置検出手段と、
   前記超音波断層像データと前記位置情報データとに基づいて新たな画像を生成する画像処理手段と、
   を具備する超音波診断装置において、
   前記超音波断層像生成手段から出力される超音波断層像データの出力レートと前記位置検出手段から出力される位置情報データの出力レートとを検出して、出力レートが早い方のデータの出力レートを可変とし、該超音波断層像データと位置情報データとを同期させるようにしたものであることを特徴とする超音波診断装置。
3. 被検体に超音波を送受して得られる超音波信号に基づき超音波画像を生成して超音波断層像データを出力する超音波断層像生成手段と、
   前記超音波画像の位置および配向を示す位置情報を検出して位置情報データを出力する位置検出手段と、
   前記超音波断層像データと前記位置情報データとに基づいて新たな画像を生成する画像処理手段と、
   を具備する超音波診断装置において、
   前記超音波断層像データと前記位置情報データとに各々の取得時刻を示す取得時刻データを付加して、これらの取得時刻データに基づき該超音波断層像データと位置情報データとを同期させるようにしたものであることを特徴とする超音波診断装置。
4. 前記超音波断層像生成手段は、体腔内に挿入されて超音波を送受する超音波内視鏡からの超音波信号に基づき超音波断層像データを得るものであり、
   前記位置検出手段は、該超音波内視鏡の先端部の位置および配向を示す位置情報を検出することにより前記超音波画像の位置および配向を示す位置情報を実質的に検出して前記位置情報データを得るものであることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の超音波診断装置。

Images