JP5329857B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、超音波プローブ及び超音波診断装置に関し、特に、超音波走査して得られるデータに基づき３次元画像を生成し、この３次元画像を任意位置で切断した切断面の画像を表示して穿刺等を行なう場合等に使用される超音波プローブ及び超音波診断装置に関する。

例えば、下記特許文献１に記載されているように、超音波ビームを二次元走査することにより取得したデータに基づいて３次元のボリュームデータを得、この３次元のボリュームデータから生成した３次元画像を任意の断面で切断することにより得られる切断面の画像をモニタに表示するＭＰＲ（Multi Plane Reconstruction）法と呼ばれる技術が知られている。ＭＰＲ法により表示される切断面の画像（ＭＰＲ画像）の位置は、操作者が入力装置を操作することにより任意に変更することが可能である。

腫瘍などの病変部を検出して穿刺を行う場合、病変部と穿刺針の進入経路とを含むＭＰＲ画像をモニタに表示して穿刺を行えば、穿刺針の針先が目的とする病変部に到達する様子を確認することができる。また、超音波プローブに穿刺ガイドを装着して穿刺を行えば、穿刺ガイドにより決定される穿刺針の進入経路を含むＭＰＲ画像をモニタに表示することができる。
特開２００５−１６９０７０号公報

超音波プローブに穿刺ガイドを装着して穿刺する場合には、穿刺ガイドの装着位置によって穿刺針の進入経路が決定される。このため、穿刺針の進入経路上に血管等が存在しないように超音波プローブを移動させ、穿刺針を進入させるための適切な断面を探す必要がある。

しかし、人体の表面形状や超音波プローブの形状、及び、病変部と穿刺ガイドとの位置関係等の条件によっては、穿刺針の適切な進入経路を確保できない場合がある。

そこで、穿刺ガイドを用いずにフリーで穿刺する手法を採用する場合がある。穿刺ガイドを用いずにフリーで穿刺する場合には、一方では、穿刺針の進入経路の選択肢が増えるというメリットがある。しかし他方では、モニタに表示されている穿刺針の進入経路を含むＭＰＲ画像の位置がどこであるかを人体の表面側から判断することが難しく、穿刺針の進入経路がモニタに表示されたＭＰＲ画像の位置からずれてしまい、穿刺針の進入の様子をモニタ上に表示できない場合がある。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的は、穿刺ガイドを用いずに穿刺針を穿刺する場合において、被検体の体内の関心領域の位置を被検体の外部から容易に確認することができる超音波プローブ及びこの超音波プローブを用いた超音波診断装置を提供することである。

請求項１記載の発明の特徴は、超音波診断装置において、複数の超音波振動子を収容したプローブ本体と、前記プローブ本体の外周面にマトリクス状に設けられ、前記超音波振動子から送信される超音波ビームにより被検体の体内を事前に超音波走査して得られた複数の切断面画像のうち、設定された関心領域が含まれる前記複数の切断面と交差する部分が点灯可能な関心領域表示部と、を備える超音波プローブと、前記超音波プローブにより事前に超音波走査して得られる情報を基に３次元画像を生成するとともに、前記３次元画像から予め関心領域を設定する手段と、生成された前記３次元画像を切断することにより得られる切断面の画像を生成する手段と、複数の前記切断面の位置を移動させて設定された前記関心領域が複数の前記切断面の画像に含まれるように調整する手段と、設定されている前記関心領域の位置情報と前記超音波プローブにおける前記関心領域表示部の位置情報とを元に、前記関心領域が含まれる複数の切断面と前記関心領域表示部とが交差する交差位置を演算する手段と、前記関心領域表示部における前記交差位置の部分を点灯させる手段と、前記関心領域の画像を表示するモニタとを備えることである。

本発明によれば、被検体の体内を超音波走査することにより得られる画像内の関心領域が含まれる面の位置を、プローブ本体の外周面に設けられた関心領域表示部によって表示することができ、被検体の体内の関心領域の位置を被検体の外部から容易に確認することができる。

以下、本発明の実施の一形態について図面を参照して説明する。

図１は、超音波プローブ１を示す斜視図である。図２は、超音波プローブ１を用いて超音波走査することにより得られ、モニタ２に表示された画像である。図３は、超音波診断装置３の全体構成を示すブロック図である。

超音波プローブ１は、患者等の被検体の体表面に押し当てて被検体の体内を超音波走査する装置であり、超音波ビームを送信する複数の超音波振動子（図示せず）がプローブ本体４内に収容され、接続コード５によって超音波診断装置３の装置本体６に接続されている。

プローブ本体４の外周面には、関心領域表示部である複数のＬＥＤ７がマトリクス状に配列されている。これらのＬＥＤ７は、同一平面内に位置する部分であって、被検体の体内を超音波走査することにより得られた３次元画像内の関心領域であるＭＰＲ画像が含まれる面と交差する部分が、Ｕ字形のライン状に点灯される。ここで、関心領域とは、診断に際して注目すべき領域であり、超音波走査することにより得られた３次元画像を任意の断面で切断した場合の各断面内の画像（ＭＰＲ画像）を意味する。本実施の形態では、互いに直交する３つの断面内のＭＰＲ画像を得ており、図１には、３つのＭＰＲ画像を含む３つの面（Ａ面、Ｂ面、Ｃ面）が示されている。ＬＥＤ７は、Ａ面と交差する交差位置部分ａと、Ｂ面と交差する交差位置部分ｂとがＵ字形のライン状に点灯されている。なお、Ａ面と交差する交差位置部分ａと、Ｂ面と交差する交差位置部分ｂとは異なる色に点灯されている。

関心領域表示部としては、同一平面内に位置する部分がライン状に点灯する機能を有すればよく、例えば、ＬＥＤ７に代えて薄膜ディスプレイを使用することができる。

図２は、超音波診断装置３のモニタ２に表示された画像を示している。モニタ２には、超音波走査することにより得られるリアルタイムの３次元画像（４Ｄと表示）と、この３次元画像を断面にした３つの面（Ａ面、Ｂ面、Ｃ面）に含まれる各ＭＰＲ画像とが示されている。なお、モニタ２に表示される関心領域のＭＰＲ画像は、ＬＥＤ７において関心領域が含まれる面の位置を表示する色と同じ色で色分けされている。具体的には、モニタ２内のＡ面の枠の色と、ＬＥＤ７におけるＡ面との交差位置部分ａの色とが同じ色とされ、また、モニタ２内のＢ面の枠の色と、ＬＥＤ７におけるＢ面との交差位置部分ｂの色とが同じ色とされている。

超音波診断装置３は、図３に示すように、超音波プローブ１と、装置本体６と、モニタ２と、入力装置８とを備えている。

超音波プローブ１は、上述したように、患者等の被検体の体表面に押し当てられ、超音波振動子から超音波ビームを送信することにより被検体の体内を超音波走査する。

モニタ２には、図２に示したように、超音波走査することにより得られるリアルタイムの３次元画像（４Ｄ）と、この３次元画像を互いに直交する３面で断面にした３つのＭＰＲ画像とが表示される。

入力装置８は、スイッチ・ボタン８ａ、トラックボール８ｂ、マウス８ｃ、キーボード８ｄを備え、インターフェース部９を介して装置本体６に接続されている。この入力装置８を操作することにより、ＭＰＲ画像位置の設定や、超音波走査の開始／停止等を行なうことができる。

装置本体６内には、送受信ユニット１０と、３次元画像処理ユニット１１と、ＭＰＲ画像処理ユニット１２と、画像合成回路１３と、ＭＰＲ位置情報演算ユニット１４と、ＭＰＲ／ＬＥＤ位置合致部演算ユニット１５と、内部記憶装置１６と、画像メモリ１７と、インターフェース部９と、制御プロセッサ１８とが設けられている。装置本体６内のこれらの各部は、バス１９により接続されている。

送受信ユニット１０は、超音波プローブ１から被検体の体内への超音波ビームの送信と、被検体の体内に送信された超音波ビームの反射波の受信との制御を行う。送受信ユニット１０で受信された受信信号は、３次元画像処理ユニット１１とＭＰＲ画像処理ユニット１２とに送られ、３次元画像処理ユニット１１内では３次元画像が生成され、ＭＰＲ画像処理ユニット１２内ではＭＰＲ画像が生成される。生成された３次元画像とＭＰＲ画像とは画像合成回路１３で合成され、図２に示したように１枚の画面内にまとめられてモニタ２に表示される。

ＭＰＲ位置情報演算ユニット１４では、入力装置８から入力されたＭＰＲ画像位置の設定情報に基づき、ＭＰＲ画像を含む面の位置が演算される。この演算結果は、ＭＰＲ画像処理ユニット１２に入力され、ＭＰＲ画像の生成に用いられる。

内部記憶装置１６には、超音波診断装置３を制御するための各種の制御プログラム、超音波診断装置３を制御するための各種の制御データ、各種の超音波プローブ１の情報、各超音波プローブ１ごとのＬＥＤ７の位置情報等が記憶されている。

ＭＰＲ／ＬＥＤ位置合致部演算ユニット１５では、ＭＰＲ位置情報演算ユニット１４で得られたＭＰＲ画像の位置情報と、ＬＥＤ７の位置情報とに基づき、ＭＰＲ画像が含まれる面とＬＥＤ７とが交差する交差位置が演算される。この演算により、交差位置上に位置するＬＥＤ７が特定されている。

画像メモリ１７には、画像合成回路１３で合成された画像が記憶される。

制御プロセッサ１８は、内部記憶装置１６に記憶されている制御プログラムや制御データ、及び、入力装置８から入力された入力データに基づき、超音波診断装置３の制御を行う。

図４は、ＭＰＲ画像が含まれる面（Ａ面、Ｂ面）と交差する交差位置部分ａ、ｂ上に位置するＬＥＤ７を点灯させる制御について説明するフローチャートである。

この制御においては、まず、関心領域表示部であるＬＥＤ７を備えた超音波プローブ１を選択する（Ｓ１）。この選択が行われることに伴ない、内部記憶装置１６に予め記憶されている当該超音波プローブ１のＬＥＤ７の位置情報が取得される（Ｓ２）。

ついで、選択した超音波プローブ１を用いた超音波走査を開始する（Ｓ３）。

超音波走査を開始した後、関心領域がモニタ２に表示されるようにＭＰＲ画像の位置を調整する（Ｓ４）。この調整は、入力装置８を操作することにより行なうことができる。

なお、この調整と同時に、ＭＰＲ画像を含む面（Ａ面、Ｂ面）の位置情報が演算される（Ｓ５）。このとき、モニタ２に表示されるＭＰＲ画像の位置のみでなく、ＭＰＲ画像を含むある程度の広がりをもった面の位置情報を演算しておくことで、その面とプローブ本体４の外周面に設けられたＬＥＤ７とが交差する交差位置を特定できるようになる。

続いて、ＭＰＲ画像を含む面の位置情報と、ＬＥＤ７とが交差する交差位置が演算される（Ｓ６）。この演算は、例えば、超音波プローブ１及びＭＰＲ画像を含む空間を、超音波プローブ１の超音波振動子の中心位置を原点とした座標系で表現し、プローブ本体４の外周面のＬＥＤ７の位置とＭＰＲ画像を含む面との座標情報をそれぞれ算出しておき、両者が一致する座標を求めることにより行なえる。

そして、ＭＰＲ画像を含む面とＬＥＤ７とが交差する交差位置に位置するＬＥＤ７を点灯させ（Ｓ７）、超音波走査を終了する（Ｓ８）。

なお、ＭＰＲ画像の位置は、操作者が超音波走査中に任意に調整することができ、その調整に伴なってステップＳ４〜Ｓ７の処理が繰り返し行なわれる。

このような構成において、超音波プローブ１を用いて超音波診断を行なった場合、プローブ本体４の外周面に設けられた複数のＬＥＤ７のうち、モニタ２に表示されるＭＰＲ画像が含まれる面と交差する交差位置部分ａ、ｂに位置するＬＥＤ７がライン状に点灯される。即ち、ライン状に点灯されたＬＥＤ７は、点灯されたＬＥＤ７が位置する交差位置部分ａ、ｂの下側に、モニタ２に表示されたＭＰＲ画像が含まれる面が位置していることを意味する。

このため、穿刺を行なう操作者は、ライン状に点灯されたＬＥＤ７を見ることにより、モニタ２に表示されたＭＰＲ画像が含まれる面が交差位置部分ａ、ｂの下側に位置することを容易に確認することができる。したがって、穿刺針を交差位置部分ａ、ｂに沿って穿刺することにより、モニタ２に表示されているＭＰＲ画像に沿って精度良く穿刺を行なうことができ、穿刺の性能を向上させることができる。

また、モニタ２内に表示されたＡ面の枠の色とＬＥＤ７におけるＡ面との交差位置部分ａの色とが同じ色とされ、及び、モニタ２内に表示されたＢ面の枠の色とＬＥＤ７におけるＢ面との交差位置部分ｂの色とが同じ色とされている。これにより、穿刺を行なう操作者は、モニタ２に表示されたＭＰＲ画像が含まれる面が、被検体の体内のどこに位置している面であるかをプローブ本体４の外周面を見ることにより容易に確認でき、穿刺を行なう場合に注目すべきＭＰＲ画像を間違えにくくなり、穿刺の性能をさらに向上させることができる。

超音波プローブを示す斜視図である。 超音波プローブを用いて超音波走査することにより得られた画像が表示されたモニタを示す正面図である。 超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。 関心領域表示部であるＬＥＤを点灯させる制御について説明するフローチャートである。

符号の説明

１ 超音波プローブ
２ モニタ
３ 超音波診断装置
４ プローブ本体
７ ＬＥＤ（関心領域表示部）

Claims (5)

1. 複数の超音波振動子を収容したプローブ本体と、前記プローブ本体の外周面にマトリクス状に設けられ、前記超音波振動子から送信される超音波ビームにより被検体の体内を事前に超音波走査して得られた複数の切断面画像のうち、設定された関心領域が含まれる前記複数の切断面と交差する部分が点灯可能な関心領域表示部と、を備える超音波プローブと、
   前記超音波プローブにより事前に超音波走査して得られる情報を基に３次元画像を生成するとともに、前記３次元画像から予め関心領域を設定する手段と、
   生成された前記３次元画像を切断することにより得られる切断面の画像を生成する手段と、
   複数の前記切断面の位置を移動させて設定された前記関心領域が複数の前記切断面の画像に含まれるように調整する手段と、
   設定されている前記関心領域の位置情報と前記超音波プローブにおける前記関心領域表示部の位置情報とを元に、前記関心領域が含まれる複数の切断面と前記関心領域表示部とが交差する交差位置を演算する手段と、
   前記関心領域表示部における前記交差位置の部分を点灯させる手段と、
   前記関心領域の画像を表示するモニタと、
   を備えることを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記交差位置を演算する手段は、前記関心領域が含まれる複数の切断面の画像のみならず、前記関心領域が含まれる切断面の画像を含む広がりをもった複数の前記切断面の位置情報と前記関心領域表示部の位置情報とが交差する交差位置をそれぞれ演算す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. 前記モニタに表示される前記関心領域の画像は、前記関心領域表示部において前記関心領域が含まれる前記複数の切断面に対応して夫々表示される色と同じ色で色分けされてい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。
4. 前記超音波プローブにおける前記関心領域表示部は、前記関心領域が含まれる複数の切断面の位置を表示可能であり、個々の前記切断面に相当する表示はそれぞれ異なる色で表示されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の超音波診断装置。
5. 前記関心領域表示部は、マトリクス状に配列された複数のＬＥＤからなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の超音波診断装置。

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