JP5511641B2 - 超音波プローブ、位置表示装置及び超音波診断装置 - Google Patents

超音波プローブ、位置表示装置及び超音波診断装置 Download PDF

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Description

本発明は、超音波診断装置によって表示された超音波画像に対して特定された特定領域が、超音波プローブの振動素子列のどの位置であるかを表示させる超音波プローブ、位置表示装置及び超音波診断装置に関する。
超音波診断装置は、被検体の状態を画像表示部にBモード画像で表示させたりカラードプラ画像で表示させたりする。その画像表示部と超音波プローブの振動素子列との位置関係が特定できないと、オペレータは超音波プローブから見た被検体の部位の位置を容易かつ的確に把握することができない。このため、特許文献1に開示される超音波診断装置は、画像表示部と超音波プローブの振動素子列との位置関係を特定している。すなわち、特許文献1に開示される超音波診断装置は、超音波プローブのカバーの側面に一定間隔に配置された位置マークを形成しておき、画像表示部にその位置マークに対応する位置に一定間隔に配置された位置ガイドを表示させたりしている。
特許4489237号公報
しかし、一定間隔に配置された位置マーク及び位置ガイドでは、画像表示部に表示された超音波画像の任意の箇所に対して大まかな位置がわかるだけで、超音波プローブの振動素子列と超音波画像の任意の箇所とを一対一に対応させにくい。また、オペレータが手術のために被検体の表面に医療用ペンで手術個所を特定する際には、超音波画面を拡大させて画像表示部に表示させていることが多く、その拡大画像の任意の箇所に対しても超音波プローブの振動素子列との位置関係が特定されることが好ましい。
本発明は、オペレータが画像表示部に表示された超音波画像に対して特定領域を設定することで、その特定領域が超音波プローブのどの位置であるかを認識できるようにする超音波診断装置を提供する。また、その特定領域が超音波プローブのどの位置であるかを表示できる超音波プローブ及び位置表示装置に関する。
第1の観点の超音波プローブは、超音波画像を表示する画像表示部を有する超音波診断装置に接続される超音波プローブである。超音波プローブは、所定方向に並べられ被検体に超音波を送波し被検体から反射した超音波を受波する振動素子列と、超音波プローブに取り付けられ所定方向に振動素子列の長さと同じ長さ又はより長い長さを有するプローブ表示部と、画像表示部に表示された超音波画像に対して特定された特定情報に基づいて特定情報に対応する位置をプローブ表示部に表示させる表示制御部と、を備える。
第2の観点の超音波プローブにおいて、特定情報は被検体の部位の所定方向の両端部であり、表示制御部はプローブ表示部に両端部の一方と他方とを区別して2点表示させる。
第3の観点の超音波プローブにおいて、特定情報は被検体の部位の所定方向の幅であり、表示制御部はプローブ表示部に幅の領域を表示させる。
第4の観点の位置表示装置は、超音波画像を表示する画像表示部を有する超音波診断装置に接続される超音波プローブに着脱可能に取り付けられる位置表示装置である。位置表示装置は、超音波プローブに取り付けられ超音波プローブにおける振動素子列の長さと同じ長さ又はより長い長さを有するプローブ表示部と、画像表示部に表示された超音波画像に対して特定された特定情報に基づいて特定情報に対応する位置をプローブ表示部に表示させる表示制御部と、を備える。位置表示装置は、プローブ表示部は振動素子列の並べられた方向に振動素子列に対応するように超音波プローブに取り付けられる。
第5の観点の位置表示装置において、特定情報は被検体の部位の所定方向の両端部であり、表示制御部はプローブ表示部に両端部の一方と他方とを区別して2点表示させる。
第6の観点の位置表示装置において、特定情報は被検体の部位の所定方向の幅であり、表示制御部はプローブ表示部に幅の領域を表示させる。
第7の観点の超音波診断装置は、超音波画像を表示する画像表示部と、画像表示部に表示された超音波画像に対して所定方向の特定情報を入力する特定情報入力部と、特定情報に関する信号を出力する出力部と、所定方向に並べられ、被検体に超音波を送波し被検体から反射した超音波を受波する振動素子列を有する超音波プローブと、超音波プローブに取り付けられ所定方向に振動素子列の長さと同じ長さ又はより長い長さを有するプローブ表示部と、出力部から出力された信号に基づいて、特定情報に対応する位置をプローブ表示部に表示させる表示制御部と、を備える。
第8の観点の超音波診断装置において、特定情報は第1特定情報と所定方向において第1特定情報と異なる第2特定情報とを含み、表示制御部はプローブ表示部に第1特定情報と第2特定情報とを所定方向において識別可能に表示させる。
第9の観点の超音波診断装置において、特定情報は第1特定情報と所定方向に直交する直交方向において第1特定情報とは異なる第2特定情報とを含み、表示制御部はプローブ表示部に第1特定情報と第2特定情報とを直交方向において識別可能に表示させる。
第10の観点の超音波診断装置は、被検体の血流領域を検出する血流領域検出部を備え、特定情報入力部は血流領域検出部が検出した血流領域を特定情報として入力する。
第11の観点の超音波診断装置において、特定情報入力部は画面表示部の表面に取り付けられたタッチパネルを含む。
第12の観点の超音波診断装置において、特定情報は被検体の部位の所定方向の両端部であり、表示制御部はプローブ表示部に両端部の一方と他方とを区別して2点表示させる。
第13の観点の超音波診断装置において、特定情報は被検体の部位の所定方向の幅であり、表示制御部はプローブ表示部に幅の領域を表示させる。
超音波診断装置100の全体構成を示すブロック図である。 リニア型超音波プローブ11aの斜視図である。 (a)は、腫瘍TMから体表面へ垂直に刺入の経路GL1を設定した図である。 (b)は、腫瘍TMから体表面へ、所定の角度を付けて刺入の経路GL2を設定した図である。 二か所の腫瘍TMに対して二か所に特定指標MK1、MK2を設定し、対応する二か所の表示指標PP1、PP2を示した図である。 (a)は、拡大した超音波画像EGで特定指標MK1を指定する例である。 (b)は、(a)の超音波画像EGを等倍にした図である。 (a)は、二か所の表示指標PP1、PP2を示した図であり、 (b)は、一か所の表示領域PAを示した図である。 (a)は、体表面にマーキングした具体例を示した図である。 (b)は、(a)におけるA−A線の超音波画像EGを示した模式図である。 (a)は、コンベックス型超音波プローブ11bにプローブ表示部13aを装着した模式図である。 (b)は、セクタ型超音波プローブ11cにプローブ表示部13aを装着した模式図である。 二次元型超音波フローブ11dの構成を示した斜視図である。 超音波画像EGに動脈BVa及び静脈BVbを検出した場合を示した図である。
以下、添付図面を参照して、本発明にかかる超音波撮像装置を実施するための最良の形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
<超音波診断装置の構成>
図1は本明細書における超音波診断装置100の全体構成を示すブロック(block)図である。
超音波診断装置100は、パラレルバス(Parallel Bus)PBに接続された送受信部10、リニア型超音波プローブ11a、記憶部20、CPU(Central Processing Unit)処理部30、入力部40、及び表示部50を有している。
パラレルバスPBは各種のデータを送受信する通信手段であり、シリアルバス等の他の通信手段を用いてもよい。CPU30は、画像処理部31、指標入力部32、位置出力部33、及び血流領域検出部39を備える。CPU30は、超音波診断装置100の制御を行い各種のデータを処理する。
送受信部10は、着脱可能なリニア型超音波プローブ11aが接続されている。送受信部10は、リニア型超音波プローブ11aを所定の走査条件で駆動させて音線毎の超音波ビームを走査する。また、送受信部10はリニア型型超音波プローブ11aで受信したエコー信号をA/D変換し音線データにする。音線データは画像処理部31に出力される。また、送受信部10から出力された音線データは記憶部20に記憶させてもよい。
リニア型超音波プローブ11aは振動子ユニット12aとプローブ表示部13aとを有している。リニア型超音波プローブ11aは振動子ユニット12a及びプローブ表示部13aを内蔵し、振動子ユニット12a及びプローブ表示部13aはパラレルバスPBを介して送受信部10及びCPU30と通信する。なお、リニア型超音波プローブ11aの詳細については後述する。
画像処理部31は音線データに対し、画像処理することでBモード画像またはドップラ(doppler)画像などを作成する。画像処理部31は音線データを対数圧縮処理、包絡線検波処理等を施し、リアルタイムでBモード画像である超音波画像EG(図3〜図7を参照。)を作成する。また、ドップラ画像は反射超音波エコー信号から位相変化情報を抽出し、リアルタイムで、周波数偏移の平均周波数値である平均速度、パワー(power)値、分散等の血流情報を算出し、カラーで配色してBモード画像上に重ねて表示する。画像処理部31は、記憶部20に記憶された音線データに基づいてBモード画像及びドップラ画像を作成してもよい。
指標入力部32は表示部50に表示した超音波画像EG(図3〜図7を参照。)に対して、所望の位置に指標を入力することが可能である。指標入力部32は入力部40のトラックボール等の動きの信号を受け取って、超音波画像EGの所望の位置に指標を移動させる。所望の位置はオペレータが一点を入力することで一か所の特定指標MK1(図3〜図5を参照。)を示し、二点を指定することで一か所の特定領域MA(図6〜図7を参照。)、または二か所の特定指標MK1、MK2(図6〜図7を参照。)を指定することが可能である。また、オペレータは三点以上の位置を指定することで、複数の特定指標MK及び複数の特定領域MAを指定することが可能である。指標入力部32についての詳細は後述する。
位置出力部33は指標入力部32で設定した特定指標MKの信号をプローブ表示部13aに送る。位置出力部33は指標入力部32で設定された特定指標MKをプローブ表示部13aの座標系にデコード(decode)する。デコードされた特定指標MKの信号は、パラレルバスを通じてプローブ表示部13aに送られる。プローブ表示部13aは、デコードされた特定指標MKの信号を、所望の位置及び形状で表示させる。位置出力部33は特定領域MAについても同様にプローブ表示部13aに表示させることが可能である。
血流領域検出部39は、画像処理部31で算出されるドップラ情報を取得し、血流が流れている領域である血管を検出する。血流領域検出部39については第四実施形態で詳しく説明する。
入力部40はトラックボール、マウス又はキーボード等の入力手段であり、後述する表示部50に設置されたタッチパネルを含む。
記憶部20は、音線データ、超音波画像EG、各種データ及び各種プログラムを記憶する記憶媒体を有している。各種データには後述する指標の位置等も含まれる。超音波画像EG、指標の位置等の各種データ及び各種プログラムは、必要に応じて記憶と呼出とが行われる。記憶部20はネットワークで外部と接続されていてもよい。
表示部50は、画像処理部31で作成した超音波画像EGを表示する液晶画面等の画像表示装置である。なお、表示部50の画像表示装置はタッチパネルなどの入力手段を有していてもよい。タッチパネルは入力部40として機能する。
(第一実施形態)
第一実施形態について図2〜図7に基づいて説明する。第一実施形態の超音波診断装置はリニア(linear)型超音波プローブ11aを使用する場合について説明する。
<リニア型超音波プローブの構成>
リニア型超音波プローブ11aの詳細を説明する。図2は、リニア型超音波プローブ11aの斜視図である。
図2に示すように、リニア型超音波プローブ11aは、振動子ユニット12a、プローブ表示部13a、ケーブル18、並びに振動子ユニット12a及びプローブ表示部13aを収めるケース19から構成されている。なお、図2は、理解を助けるため、リニア型超音波プローブ11aの内部構造がわかるように図示してある。
振動子ユニット12aは超音波画像EGを得るために被検体に走査される超音波ビームを送波し且つ受波する。リニア型超音波プローブ11aは、振動子ユニット12a面を被検体の体表面に当接し、この振動子ユニット12a面を介して超音波ビームが送波又は受波される。
振動子ユニット12aは、図2で示されるように、複数の振動素子からなるリニア型振動子14、リニア型振動子14と被検体とのインピーダンスを整合する整合層15、及び被検体とは反対側の背面への振動を吸収して超音波ビームのパルス幅を短くするバッキング材16から構成されている。
リニア型振動子14は被検体の体表面と接する面に、多数の短冊状の振動子が所定方向に配列して形成されており、電圧をかけることにより超音波ビームを送波させている。また、超音波ビームが被検体の生体組織に対して送波されると、振動子ユニット12aはそのエコー信号を受波することができる。リニア型振動子14は配列に沿って電子的な走査を行う。リニア型振動子14は、例えば、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)セラミックスなどにより構成されており、電気信号を超音波ビームに変換して送波し、受波したエコー信号を電気信号に変換する。
整合層15は、リニア型振動子14と生体との音響インピーダンスの大きな差を少なくし、リニア型振動子14への超音波ビームの反射を抑えるために、リニア型振動子14と被検体との中間のインピーダンスを有する材料で形成される。
バッキング材16は、リニア型振動子14から背面に放射された音響エネルギーを吸収する働きを有し、例えば、減衰係数が大きく音響インピーダンスが小さいエポキシ樹脂等によって形成される。
プローブ表示部13aは、例えば有機EL又は液晶パネル等のフラットパネルの表示素子で構成されている。このフラットパネルの表示素子はリニア型振動子14の振動子が配列された所定方向と同じ方向に長い形状を有している。プローブ表示部13aは、リニア型振動子14の振動子の長さと同等または長い表示領域を有している。プローブ表示部13aは、超音波診断装置100の表示部50に表示された指標と同様な指標を表示することができる。プローブ表示部13aはフラットパネルの表示素子に限られない。例えば、20〜40個ほどの3mm径のLED(Lazar Emitting Diode)を所定方向に一列に配置してもよい。プローブ表示部13aとしてLEDを使用する場合にも、LEDの配列の長さはリニア型振動子14の振動子の長さと同等または長く配置される。なお、LEDを使用する場合には、表示部50に表示された指標の形状と同様な指標の形状を表示することはできず、対応する位置を表示したり色を変えて表示したりする。
<超音波画像EGに指標の位置を入力する作業>
以下は表示部50に表示された超音波画像EGに指標の位置を入力する作業について、図3から図7を使って説明する。図3から図7は、理解を助けるため、表示部50に表示された超音波画像EGとプローブ表示部13aとを並べて描いた図である。
<<座標を指標で表示する例>>
最初にオペレータが、入力部40を使って超音波画像EGに一点を指定し、それに基づいて指標入力部32が特定指標MK1を表示させ、プローブ表示部13aに一か所の表示指標PP1を設定する場合について説明する。
指標入力部32に一点を入力する場合は、腫瘍TMへの穿刺、血管BVなどの管腔への穿刺、または神経ブロックの際の穿刺に使用される。腫瘍TMへの穿刺について具体的に図3を使って説明する。図3は、一点の特定指標MK1と表示指標PP1との関係を示した模式図である。
例えば生体組織診断などではオペレータは超音波診断装置100を用いて腫瘍TMへの穿刺を行う。生体組織診断は被検体における腫瘍TMに穿刺針を刺入し、この穿刺針から腫瘍TMの組織を採取する。このような生体組織診断において、オペレータは超音波診断装置100の表示部50で腫瘍TMの超音波画像EGを観察しながら穿刺針を被検体の腫瘍TMに刺入する。この場合、指標入力部32は超音波画像EG上に腫瘍TMの位置と穿刺針の刺入の経路GLとを設定する。
刺入の経路GLは体表面と垂直に設定可能な場合と、角度を付けて設定する場合がある。図3(a)は腫瘍TMから体表面へ垂直に刺入の経路GL1を設定した場合を示した図である。図3(a)では、プローブ表示部13aのX軸方向の座標と超音波画像EGのX軸方向の座標とが等倍で表示されている。
図3(a)に示されるように、オペレータはタッチパネル又はマウス等の入力部40を用いて、表示部50の超音波画像EG上の腫瘍TMの中心を指定する。指標入力部32は、腫瘍TMの中心に特定指標MK1を設定する。図3(a)では、特定指標MK1は指標の形状として「×」印が選択されている。この特定指標MK1はこのような指標の形状情報とともに、X,Z軸方向の座標情報も有している。次に、指標入力部32は設定された特定指標MK1と体表面とが垂直になるような刺入の経路GL1を算出し、経路GL1を超音波画像EG上に表示させる。また指標入力部32は、刺入の経路GL1と体表面との交点を境界位置BP1として算出する。境界位置BP1は、プローブ表示部13aで表示する位置である。位置出力部33がその境界位置BP1の座標をデコードして、プローブ表示部13aに対応する座標に変換する。図3において、プローブ表示部13aは一次元方向の表示しか行えないため、デコードされた座標はX軸方向の座標位置だけでもよい。プローブ表示部13aには、特定指標MK1の指標の形状と同じ形状の表示指標PP1が、境界位置BP1に対応する位置で表示される。
表示指標PP1は座標情報と指標の形状の情報とが含まれている。オペレータは、特定指標MK1で設定した指標「×」と同じ形状の指標「×」がプローブ表示部13aで確認することができる。このため、オペレータは正確に穿刺針を刺入するに適した被検体の体表面の位置に医療用マーカーペンを使ってマーキング(marking)することが可能となる。
図3(b)は腫瘍TMから体表面へ、所定の角度を付けて刺入の経路GL2を設定した場合を示した図である。図3(b)はプローブ表示部13aのX軸方向の座標と超音波画像EGのX軸方向の座標とが等倍で表示されている。
図3(b)に示されるように、オペレータはタッチパネル又はマウス等の入力部40を用いて、表示部50の超音波画像EG上の腫瘍TMの中心を指定する。指標入力部32は、腫瘍TMの中心に特定指標MK1を設定する。図3(b)でも、特定指標MK1は指標の形状として「×」印の形状が表示されている。そして指標入力部32は設定された特定位置MK1と体表面とが垂直になるような刺入の経路GL1を算出し、経路GL1を超音波画像EG上に表示させる。
オペレータは刺入の経路GL1を観察し、刺入の経路GL1に血管BVなど穿刺を避けたい部位がある場合に、オペレータはそれを避けるように任意の角度で刺入の経路GL2を設定することができる。指標入力部32は被検体の体表面から任意の角度で特定指標MK1に到達するような刺入の経路GL2を算出し、経路GL2を超音波画像EG上に表示させる。被検体に穿刺針を刺入させる際には、穿刺ガイドアタッチメントがリニア型超音波プローブ11a等に取り付けられることがある。穿刺ガイドアタッチメントは穿刺針を刺入させる所定の角度が決められているため、指標入力部32は任意の角度でなく穿刺ガイドアタッチメントの角度で経路GL2を算出してもよい。
また指標入力部32は、経路GL2と体表面との境界を境界位置BP2として算出する。境界位置BP2は、プローブ表示部13aで表示する位置であり、位置出力部33がその境界位置BP2の座標をデコードして、プローブ表示部13aに対応する座標に変換する。プローブ表示部13aには、特定指標MK1の指標の形状と同じ形状の表示指標PP2が、境界位置BP2に対応する位置で表示される。特に刺入させる角度が体表面に対して垂直でない場合には境界位置BPは重要であるが、刺入させる角度が体表面に対して垂直であれば、境界位置BP2の座標をデコードする代わりに特定指標MK1の座標をデコードすればよい。また必ずしも境界位置BPを超音波画像EG上に表示させる必要もない。
オペレータは、特定指標MK1で設定した指標「×」と同じ形状の指標「×」がプローブ表示部13aで確認することができる。このため、オペレータは正確に穿刺針を刺入するに適した被検体の体表面の位置に医療用マーカーペンを使ってマーキング(marking)することが可能となる。
図4は表示部50の超音波画像EG上の二か所の腫瘍TMに対して二か所に特定指標MK1、MK2を設定し、プローブ表示部13aに対応する二か所の表示指標PP1、PP2を示した図である。
穿刺する腫瘍TMが複数ある場合、オペレータは特定指標MKを複数設定する。図3(a)と同様に、オペレータは入力部40を用いて2つの腫瘍TMの中心を指定する。指標入力部32はその入力に基づいて特定指標MK1、MK2を設定する。表示指標PP1、PP2には座標情報と指標の形状の情報とが含まれている。図4では、特定指標MK1は指標の形状として「×」印が選択され、特定指標MK2は指標の形状として「△」印が選択されている。指標入力部32が複数の特定指標MKに対して、その指標の形状を全て異なる形状にすることにより、オペレータは同一な超音波画像EG上に三つ以上の特定指標MKを設定しても指標を間違えることがない。
次に、指標入力部32は設定された特定指標MK1、MK2と体表面とが垂直になるような刺入の経路GL1、GL2を算出し、経路GL1、GL2を超音波画像EG上に表示させる。また、指標入力部32は刺入の経路GL1、GL2と体表面との交点を境界位置BP1、BP2として算出する。境界位置BP1、BP2は、プローブ表示部13aに表示する位置である。位置出力部33がその特定指標MK1、MK2の座標をデコードして、プローブ表示部13aに対応する座標に変換する。プローブ表示部13aには、特定指標MK1の指標の形状である「×」印と同じ形状の「×」印の表示指標PP1が境界位置BP1に対応する位置で表示される。また、特定指標MK2の指標の形状である「△」印と同じ形状の「△」印の表示指標PP2が境界位置BP2に対応する位置で表示される。
オペレータは、特定指標MK1、MK2で設定した指標(「×」、「△」)と同じ形状の指標(「×」、「△」)をプローブ表示部13aで確認することができる。このため、オペレータは取り違えることなく、正確に穿刺針を刺入するに適した被検体の体表面の位置に医療用マーカーペンを使ってマーキング(marking)することが可能となる。なお、対応する特定指標MK1と表示指標PP1とが同じ指標の形状「×」で、特定指標MK2と表示指標PP2とが同じ指標の形状「△」であった。しかしこれに限られることなく、特定指標MKと表示指標PPとが同じ指標の形状であっても、異なる色彩にして区別できるようにしてもよい。
特に図示しないが、図4に示された体表面に垂直な経路GL1、GL2は、図3(b)で示されように角度を付けて設定することも可能である。図3(a)、図3(b)及び図4においては、プローブ表示部13aのX軸方向の座標と超音波画像EGのX軸方向の座標とが等倍で表示されていた。次に超音波画像EGが拡大される例を示す。
図5(a)は、超音波画像EGの一部を拡大表示させた超音波画像EGである。図5(a)は、この拡大表示された超音波画像EGにプローブ表示部13aを並べて描いてある。
オペレータは、腫瘍TMを詳細に観察する場合には、超音波画像EGの一部(例えば、試料領域52)を表示部50で拡大表示させる場合がある。そして、オペレータは拡大された超音波画像EG上の腫瘍TMの中心を指定する。指標入力部32は、腫瘍TMの中心に特定指標MK1を設定する。このような場合でも、図5(a)に示されるように、特定指標MK1は指標の形状として「□」印の形状が表示される。そして指標入力部32は設定された特定位置MK1と体表面とが垂直になるような刺入の経路GL1を算出し、経路GL1を超音波画像EG上に表示させる。指標入力部32は刺入の経路GL1と体表面との交点を境界位置BP1として算出するが、超音波画像EG上には表示されない。拡大された指定領域52に被検体の体表面が含まれていないからである。
位置出力部33は指定領域52の拡大率と特定指標MK1の座標位置に基づいて表示指標PP1の座標を算出する。そして、プローブ表示部13aには、特定指標MK1の指標の形状である「□」印と同じ形状の「□」印の表示指標PP1が境界位置BP1に対応する位置で表示される。拡大した超音波画像EGでは、特定指標MK1は超音波画像EGのほぼ真ん中にあるが、表示指標PP1はプローブ表示部13aの左側で表示されている。
図5(b)は、図5(a)に示されたように拡大された超音波画像EGで特定指標MK1が設定された後、超音波画像EGを等倍で表示された例である。プローブ表示部13aの位置と超音波画像EGとの位置が等倍で表示されている場合には、特定指標MK1のX軸方向の位置と表示指標PP1のX軸方向の位置とが一致している。図5(b)には指定領域54に他の腫瘍TMが表示されている。オペラータは、図5(b)に示された状態から指定領域54を拡大表示して腫瘍TMの中心を指定してもよいし、図5(b)に示された等倍状態のまま、指定領域54内の腫瘍TMの中心を指定してもよい。
なお、表示部50は超音波画像EGを任意に拡大及び縮小して表示可能である。超音波画像EGを等倍で表示する以外は境界位置BP1と表示指標PP1とが異なる位置で表示される。オペラータが超音波画像EGを拡大させて表示していた場合には、腫瘍TMの位置がプローブ表示部13aのどの位置であるかが把握し難い。しかし、本実施形態では、拡大された超音波画像EGを見ながら腫瘍TMを指定する場合であっても、正確に穿刺針を刺入するに適した被検体の体表面の位置を把握することが可能となる。
<<領域(範囲)を指標で表示する例>>
腫瘍TMまたは異物の摘出の際などに、座標(点)ではなくプローブ表示部13aに領域(範囲)を示す方が好ましい場合がある。オペレータは摘出しようとする腫瘍TMの大きさ及び位置を被検体の体表面にマーキングすることで、切開する範囲を計画することができる。
超音波画像EGに設計する範囲を設定する場合には、超音波画像EGに二点の特定指標を設定し、プローブ表示部13aに二か所の表示指標を示す方法がある。また、超音波画像EGに二点の特定指標を設定し一か所の表示領域を設定する方法がある。
図6は摘出する目的の腫瘍TMを示した超音波画像EGの模式図である。図6(a)はプローブ表示部13aに四か所の表示指標PP1〜PP4を示した図であり、図6(b)はプローブ表示部13aに二か所の表示領域PA1〜PA2を示した図である。図6(a)および(b)では、プローブ表示部13aのX軸方向の座標と超音波画像EGのX軸方向の座標とが等倍で表示されている。
図6(a)に示されるように、オペレータがリニア型超音波プローブ11aを操作して摘出する腫瘍TMの超音波画像EGを表示部50に表示すると、腫瘍TMが2箇所(TM1、TM2)で膨らんでいる例である。オペレータは体表面と平行なX軸方向の腫瘍TMの4か所の端部を入力部40で指定する。オペレータは入力部40を使って腫瘍TM1の両方の端部の二点を指定し、また腫瘍TM2の両方の端部の二点を指定する。指標入力部32は特定指標MK1〜MK4を設定し、Z軸方向に同じ高さの特定指標MK1、MK2に同じ指標の形状「▽」を、Z軸方向に同じ高さの特定指標MK3、MK4に同じ指標の形状「□」を設定する。指標入力部32は特定指標MK1〜特定指標MK4と体表面とが垂直になるよう四本の経路GL1〜GL4を算出し、経路GL1〜GL4を超音波画像EG上に表示させる。また、四本の経路GL1〜GL4と体表面との交点が四つの境界位置BP1〜BP4として算出される。
位置出力部33が四点の特定指標MK1〜特定指標MK4の座標をデコードして、プローブ表示部13aに縮尺率を加味した座標に変換する。また図6ではプローブ表示部13aがY軸方向に幅があり二次元に表示できる大きさであるため、特定指標MK1〜特定指標MK4の座標はX軸方向だけでなくZ軸方向の位置もデコードされる。算出された座標は特定指標MK1〜MK4に対応するように、表示指標PP1、PP2に同じ指標の形状「▽」を、そしてY軸方向下側に表示指標PP3、PP3に同じ指標の形状「□」を設定する。このためZ軸方向に異なる高さで2箇所膨らんでいる腫瘍TMの大きさを示すことができる。そして、オペレータは腫瘍TMの範囲である四点の表示指標PP1〜PP4を体表面にマーキングすることができる。領域(範囲)を示す際には、対になる指標が同じ形状であると、オペレータは腫瘍TMの領域を認識しやすい。
図6(b)で示されるように、四点の特定指標MK1〜MK4の代わりに二点の表示領域PA1、PA2を示してもよい。オペレータは体表面と平行なX軸方向の腫瘍TM1の端部から端部、腫瘍TM2の端部から端部を指定する。指標入力部32は腫瘍TM1の端部から端部への特定領域MA1を設定し、腫瘍TM2の端部から端部への特定領域MA2を設定する。また、指標入力部32は特定領域MA1と特定領域MA2とを区別できるように、それらの色彩又は模様を自動または手動で設定する。
また図6ではプローブ表示部13aがY軸方向に幅があり二次元に表示できる大きさであるため、位置出力部33が特定指標MK1〜特定指標MK4の座標をデコードして、プローブ表示部13aに対応する座標に変換する。そしてプローブ表示部13aには、異なるY軸方向の高際に腫瘍TM1、TM2の大きさを示す表示領域PA1、PA2が表示される。また、プローブ表示部13aは超音波画像EG上の特定領域MA1、MA2の色彩又は模様などの情報も同時に取得する。そのため、プローブ表示部13aは、特定領域MA1、MA2と同じ色彩又は模様の表示領域PA1、PA2が表示される。
オペレータは特定領域MA1、MA2の実寸大の大きさを認識することができ、正確に切開する範囲を被検体の体表面の位置に医療用マーカーペンを使ってマーキングすることが可能となる。
複数の特定領域MAを設定する具体例として、腫瘍TMの上部に避けたい部位がある場合を説明する。腫瘍TMの形状及び範囲を被検体の体表面に医療用マーカーペンを使ってマーキングする場合において、そのマーキングは体表面に2次元的に描かれる。
図7(a)は、プローブ表示部13aを用いて体表面にマーキングした具体例を示した図である。オペレータは腫瘍TMの超音波画像EGの向きを変えながらマーキングしていくことで腫瘍TMの輪郭として腫瘍ラインTLを体表面に描画できる。同時に避けたい血管BVを血管ラインBLとして体表面に描画できる。
図7(b)は、図7(a)におけるA−A線の超音波画像EGを示した模式図である。図7(a)のA−A線の超音波画像EGの断面は、A−A線状にリニア型超音波プローブ11aを配置することで取得できる。その超音波画像EGは図7(b)に図示されるように、腫瘍TMと血管BVとが描出される。オペレータは、腫瘍TMに特定領域MA1を指定し、血管BVに特定領域MA2を指定する。特定領域MA1と特定領域MA2とは、プローブ表示部13aにそれぞれ表示領域PA1及び表示領域PA2として表示される。オペレータは表示領域PA1及び表示領域PA2を体表面にマーキングしていく。なお、紙面の都合上特定領域MA及び表示領域PAの配色は、網掛けの種類の違いで表示してある。
オペレータはリニア型超音波プローブ11aの位置であるA−A線をY軸方向と平行に動かして得られる超音波画像EGから表示領域PA1及び表示領域PA2を体表面にマーキングするか、A−A線を回転方向に180度回転して得られる超音波画像EGから表示領域PA1及び表示領域PA2を体表面にマーキングする。これにより、オペレータは、図7(a)に示されるような体表面に2次元の腫瘍ラインTL及び血管ラインBLを描画することができる。これにより、オペレータは安全に手術が可能な切開の方向も切開ラインCLとして描画することが可能となる。
図6及び図7においても、プローブ表示部13aの位置と超音波画像EGとの位置が等倍で表示されている。位置出力部33は、超音波画像EGが拡大または縮小されると、その縮尺率に応じて、境界位置の座標をプローブ表示部13aの座標系に換算する。
図6において、二点の特定指標MK1、MK2と体表面とが垂直に交わる二本の経路GL1、GL2と二点の境界位置BP1,BP2とを算出して、超音波画像EGに表示しているが、腫瘍TMの範囲を体表面にマーキングする場合においては、経路GLを傾ける必要がないため、二本の経路GL1、GL2と二点の境界位置BP1,BP2との表示部50への表示を省いてもよい。
(第二実施形態)
第二実施形態の超音波診断装置は、第一実施形態で説明したプローブ表示部13aが位置表示装置として着脱式で構成されている。
超音波診断装置はプローブ表示部13a及び位置表示処理部34を着脱式にしたことで、装着可能な超音波プローブの種類が増加する利点がある。超音波診断装置120の構成は第一実施形態で示した構成とほぼ同じであるため、同一な構成には同一な符号を用い、以下に、第一実施形態と異なる点についてのみ説明する。
位置表示装置が装着可能な超音波プローブは、第一実施形態で示したリニア型超音波プローブ11aだけでなく、コンベックス型超音波プローブ11bまたはセクタ型超音波プローブ11cにおいても装着可能である。以下は、コンベックス型超音波プローブ11b及びセクタ型超音波プローブ11cにプローブ表示部13aが装着される場合について説明する。特に図示しないがプローブ表示部13aにクリップなどの装着装置を有するものが位置表示装置となる。
超音波診断装置120は体表面に指標をマーキングしたい場合に、プローブ表示部13aを所定の超音波プローブに装着する。図8(a)はコンベックス型超音波プローブ11bにプローブ表示部13aを装着した模式図である。
コンベックス型超音波プローブ11bは、超音波振動子(不図示)が扇形形状で形成されているため、その超音波画像EGも扇型形状で表示される。図8(a)で示されるように、超音波画像EGは、コンベックス型超音波プローブ11bと体表面との接点から扇型形状で広がる断層像である。また、プローブ表示部13aはX軸方向にコンベックス型超音波プローブ11bで取得可能な範囲で形成されている。
超音波診断装置の位置出力部33(図1を参照)は、装着されているコンベックス型超音波プローブ11bの情報から、扇型に広がる超音波画像EGの特定指標MKの座標を補正し、プローブ表示部13aの座標系に変換して実寸値にして出力する。なお、超音波診断装置120は、あらかじめ記憶部20(図1を参照)にコンベックス型超音波プローブ11bの超音波画像EGにおける座標の補正値が保存されている。
プローブ表示部13aは、取得した特定指標MKの位置情報を指標の形状又は色彩等の付帯情報に基づいて表示指標PPとして表示する。
図8(b)はセクタ型超音波プローブ11cにプローブ表示部13aを装着した模式図である。セクタ型超音波プローブ11cはコンベックス型超音波プローブ11bに比べ、超音波振動子(不図示)の幅が狭く形成され、超音波画像EGも扇型形状で表示される。
図示されるように、セクタ型超音波プローブ11cは、図8(a)で示されたコンベックス型超音波プローブ11bと比べ、体表面との接点が小さい形状である。また、描出される超音波画像EGはコンベックス型超音波プローブ11bと比べ、さらに扇型に広がる。
この場合も同様に、超音波診断装置120の位置出力部33は装着されているセクタ型超音波プローブ11cの情報から、扇型に広がる超音波画像EGの特定指標MKの座標を補正し、プローブ表示部13aの座標系に変換して実寸値にして出力する。なお、超音波診断装置120は、あらかじめ記憶部20にセクタ型超音波プローブ11cの超音波画像EGにおける座標の補正値が保存されている。
本実施経他では特定指標MKについて説明したが、特定領域MAについても第一実施形態と同様にプローブ表示部13aに表示可能である。
(第三実施形態)
第一実施形態及び第二実施形態で示されたプローブ表示部13aは超音波プローブの長軸方向(X軸方向)の位置を示していた。第三実施形態の二次元型超音波フローブ11dは二次元型超音波フローブ11dの短軸方向(Y軸方向)にもプローブ表示部13bが備え付けられる。二次元型超音波フローブ11dは、第一実施形態及び第二実施形態で示した超音波診断装置で使用される。以下は、第一実施形態の超音波診断装置100に二次元型超音波フローブ11dを装着した場合について説明する。また、同一な構成については同一な符号を用い、同一構成の説明を省く。
本実施形態の二次元型超音波フローブ11dは二次元状に配置されたマトリックスアレイ振動子17を有する。図9は二次元型超音波フローブ11dの構成を示した斜視図である。
図9に示されるように、二次元型超音波フローブ11dは、ケース19、振動子ユニット12b、プローブ表示部13a,13b、及びケーブル18から構成されている。なお、図2は、理解を助けるため、二次元型超音波フローブ11dの内部構造がわかるように図示してある。
二次元型超音波プローブ11dは内蔵する振動子ユニット12b及びプローブ表示部13a、13bがパラレルバスPBを介して送受信部10及びCPU30(図1を参照)と通信する。振動子ユニット12bは、図示されるように、マトリックスアレイ振動子17、整合層15、バッキング材16から構成されている。
マトリックスアレイ振動子17は、X軸方向及びY軸方向の2次元に配列された多数の超音波振動子で構成される。送受信部10はあらかじめ設定された3次元空間の関心領域を走査する超音波ビームを発生するようにマトリックスアレイ振動子17を駆動する。送信された超音波ビームは被検体内で反射され、その反射波がマトリックスアレイ振動子17によって受信される。送受信部10はマトリックスアレイ振動子17で受信された信号の増幅、遅延の処理を行って、関心領域に対応する複数のビーム形成信号を生成する。画像処理部31はマトリックスアレイ振動子17で生成されたビーム形成信号を処理することにより、あらかじめ設定された視点を基準として、関心領域のレンダリング画像を生成する。表示部50は画像処理部31で生成されたレンダリング画像を表示する。
つまり、マトリックスアレイ振動子17は三次元空間の複数の領域について超音波ビームで走査し、各走査領域について独立に視点を設定し、レンダリングにより得られた複数の画像を並行表示することにより、3次元空間の複数の関心領域についてボリュームのレンダリング画像を得ることが可能となる。これにより、マトリックスアレイ振動子17は高速に3元空間の複数の関心領域を走査することが可能となる。
プローブ表示部13a及びプローブ表示部13bは液晶パネルで構成されている。プローブ表示部13aは二次元型超音波フローブ11dの長軸方向(X軸方向)に配置され、プローブ表示部13bは二次元型超音波フローブ11dの短軸方向(Y軸方向)に配置されている。
指標入力部32は、レンダリング画像から特定指標MKを設定し、位置出力部が特定指標MKを実寸大の座標に変換し、それぞれX軸方向の位置及びY軸方向の位置に分割して出力する。
プローブ表示部13aは特定指標MKのX軸方向の位置を指標と共に表示する。プローブ表示部13bは特定指標MKのY軸方向の位置を指標と共に表示する。なお、プローブ表示部13a及びプローブ表示部13bは、特定指標MKだけでなく特定領域MAも表示可能である。
第三実施形態では、プローブ表示部13a及びプローブ表示部13bが二次元型超音波フローブ11dに固定されているが、第2実施形態で示されたようにプローブ表示部13a及びプローブ表示部13bが着脱式に構成されてもよい。
(第四実施形態)
第四実施形態の超音波診断装置100は、血管の範囲を検出して超音波プローブ11に表示することが可能である。以下は血流の領域を検出する血流領域検出部39について説明する。
第一実施形態では超音波診断装置100において代表して腫瘍の穿刺について説明したが、血管BVに穿刺する場合においても用いることができる。第四実施形態では超音波診断装置100において血管穿刺モードをオペレータが選択した場合について説明する。
血管穿刺モードは入力部40で選択され、CPU30の血流領域検出部39(図1を参照)が作動する。血流領域検出部39はバックグラウンドで処理され、オペレータは血流領域検出部39の処理結果をその結果を超音波プローブ11のプローブ表示部13aで確認することが可能となる。血流領域検出部39は画像処理部31で算出されるドップラ情報を取得し血管BVを検知する。そして血流領域検出部39はその座標信号を、自動的に位置出力部33に送ることができる。
図10は超音波画像EGに動脈BVa及び静脈BVbを検出した場合を示した図である。図示されるように、動脈BVa及び静脈BVbの血管BVは短軸像で表示させている。血流領域検出部39はドップラ情報から血管BVを認識し、さらにその血管BVが動脈BVaまたは静脈BVbであるかを認識すると、その領域を超音波画像EGにカラー情報として超音波画像EGに重ねて表示させる。例えば動脈BVaを赤色で表示し、静脈BVbを青色で表示することができる。
血流領域検出部39は、動脈BVa及び静脈BVbのそれぞれのX軸方向の範囲と、Y軸方向の位置と、色情報とを取得し、位置出力部33に伝達する。位置出力部33は実寸大の短軸像(血管径)の位置及び幅に変換して、プローブ表示部13aに伝達する。プローブ表示部13aは、動脈BVa及び静脈BVbの位置をそれぞれ表示領域PA1及び表示領域PA2として表示させることができる。
超音波診断装置100は、血流領域検出部39を起動させている間、常に認識した血管BVをプローブ表示部13aに表示することができるため、オペレータが血管BVの短軸像から長軸像へ角度を変化させることで、所望の血管BVが動脈BVaか静脈BVbかの確認を行うことができる。例えば、超音波プローブ11が動脈BVaの長軸上にくると、プローブ表示部13aの全体が赤色となる。
なお、第4実施形態で示されたマトリックスアレイ振動子17を具備した超音波プローブ11dにおいては、血管BVの長軸像を撮影しても、プローブ表示部13bにその血管BVの位置を表示することが可能となる。
100、120 … 超音波診断装置
10 … 送受信部
11 …プローブ(11a … リニア型超音波プローブ、11b … コンベックス型超音波プローブ、11c … セクタ型超音波プローブ、11d … 二次元型超音波プローブ)
12a、12b … 振動子ユニット
13a、13b … プローブ表示部
14 … リニア型振動子、15 … 整合層
16 … バッキング材、17 … マトリックスアレイ振動子
18 … ケーブル、19 … ケース
20 … 記憶部
30 … CPU
31 … 画像処理部
32 … 指標入力部
33 … 位置出力部
39 … 血流領域検出部
40 … 入力部
50 … 表示部
BL … 血管ライン
BP1、BP2 … 境界位置
BV … 血管
CL … 切開ライン
EG … 超音波画像
GL1、GL2 … 経路
MA1、MA2 … 特定領域
MK1、MK2 … 特定位置
PA1、PA2 … 表示領域
PB … パラレルバス
PP1、PP2 … 表示位置
TL … 腫瘍ライン
TM … 腫瘍

Claims (16)

  1. 被検体の超音波画像を表示する画像表示部を有し、前記画像表示部に表示された前記超音波画像の被検体に対して点又は直線を指定する超音波診断装置に接続される超音波プローブであって、
    所定方向に並べられ、被検体に接するように設置され、前記被検体に超音波を送波し前記被検体から反射した超音波を受波する振動素子列と、
    前記振動素子列に対応するように前記超音波プローブに取り付けられ、前記所定方向に前記振動素子列の長さと同じ長さ又はより長い長さを有するプローブ表示部と、
    前記画像表示部に表示された前記超音波画像の被検体に対して、一方向の一端及び他端の2点を指定するか又は一方向の一端から他端までの直線を指定することにより特定された一端及び他端を含む特定情報に基づいて、前記特定情報に対応する一端及び他端を含む2点又は直線の位置を前記プローブ表示部に表示させる表示制御部と
    を備える超音波プローブ。
  2. 前記プローブ表示部に表示される前記特定情報に対応する一端及び他端を含む位置は、前記超音波画像における前記被検体に対して指定された一端及び他端に対応する前記被検体の一端及び他端の位置から、前記所定方向に対して直角を含む所定角度を有する直線上に存在する前記プローブ表示部における一端及び他端を含む位置である請求項1に記載の超音波プローブ。
  3. 前記特定情報は前記被検体の部位の一方向の両端部の2点であり、
    前記表示制御部は前記プローブ表示部に前記両端部の一端及び他端のそれぞれに対応する2点を表示させる請求項1又は請求項2に記載の超音波プローブ。
  4. 前記特定情報は前記被検体の部位の一方向の幅であり、
    前記表示制御部は前記プローブ表示部に前記幅に対応する幅の領域を表示させる請求項1又は請求項2に記載の超音波プローブ。
  5. 被検体の超音波画像を表示する画像表示部を有し、前記画像表示部に表示された前記超音波画像の被検体に対して点又は直線を指定する超音波診断装置に接続される超音波プローブに着脱可能に取り付けられる位置表示装置であって、
    前記超音波プローブに取り付けられ、前記超音波プローブにおける振動素子列の長さと同じ長さ又はより長い長さを有するプローブ表示部と、
    前記画像表示部に表示された前記超音波画像の被検体に対して、一方向の一端及び他端の2点を指定するか又は一方向の一端から他端までの直線を指定することにより特定された一端及び他端を含む特定情報に基づいて、前記特定情報に対応する一端及び他端を含む2点又は直線の位置を前記プローブ表示部に表示させる表示制御部とを備え、
    前記プローブ表示部は前記振動素子列の並べられた方向に前記振動素子列に対応するように前記超音波プローブに取り付けられる位置表示装置。
  6. 前記プローブ表示部に表示される前記特定情報に対応する一端及び他端を含む位置は、前記超音波画像における前記被検体に対して指定された一端及び他端に対応する前記被検体の一端及び他端の位置から、前記被検体に接するように設置された前記振動素子列の並べられた方向に対して直角を含む所定角度を有する直線上に存在する前記プローブ表示部における一端及び他端を含む位置である請求項5に記載の位置表示装置。
  7. 前記特定情報は前記被検体の部位の一方向の両端部の2点であり、
    前記表示制御部は前記プローブ表示部に前記両端部の一端及び他端のそれぞれに対応する2点を表示させる請求項5又は請求項6に記載の位置表示装置。
  8. 前記特定情報は前記被検体の部位の一方向の幅であり、
    前記表示制御部は前記プローブ表示部に前記幅に対応する幅の領域を表示させる請求項5又は請求項6に記載の位置表示装置。
  9. 被検体の超音波画像を表示する画像表示部と、
    前記画像表示部に表示された前記超音波画像の被検体に対して、一方向の一端及び他端の2点を指定するか又は一方向の一端から他端までの直線を指定することにより、その指定された特定情報を入力する特定情報入力部と、
    前記特定情報に関する信号を出力する出力部と、
    所定方向に並べられ、被検体に接するように設置され、前記被検体に超音波を送波し前記被検体から反射した超音波を受波する振動素子列を有する超音波プローブと、
    前記振動素子列に対応するように前記超音波プローブに取り付けられ、前記所定方向に前記振動素子列の長さと同じ長さ又はより長い長さを有するプローブ表示部と、
    前記出力部から出力された信号に基づいて、前記特定情報に対応する一端及び他端を含む2点又は直線の位置を前記プローブ表示部に表示させる表示制御部と
    を備える超音波診断装置。
  10. 前記プローブ表示部に表示される前記特定情報に対応する一端及び他端を含む位置は、前記超音波画像における前記被検体に対して指定された一端及び他端に対応する前記被検体の一端及び他端の位置から、前記所定方向に対して直角を含む所定角度を有する直線上に存在する前記プローブ表示部における一端及び他端を含む位置である請求項9に記載の超音波診断装置。
  11. 前記特定情報は、一方向の一端及び他端を含む第1特定情報と、前記第1特定情報とは別に前記超音波画像の被検体に対して指定された第2特定情報であって一方向の一端及び他端を含む第2特定情報とを含み、
    前記表示制御部は前記プローブ表示部に前記第1特定情報と前記第2特定情報とを前記所定方向において識別可能に表示させる請求項9又は請求項10に記載の超音波診断装置。
  12. 前記超音波プローブは、前記所定方向に並べられた振動素子列が前記所定方向に直交する直交方向にも並べられた2次元配列の振動素子列を有しており、
    前記プローブ表示部は、前記直交方向に並べられた前記直交方向の振動素子列に対応するように前記超音波プローブに取り付けられ、前記直交方向に前記振動素子列の長さと同じ長さを有しており、
    前記特定情報は、第1特定情報と、前記第1特定情報とは別に前記超音波画像の被検体に対して指定された第3特定情報であって前記直交方向における第3特定情報とを含み、
    前記表示制御部は、前記プローブ表示部において、前記所定方向に前記第1特定情報を表示させるとともに前記直交方向に前記第3特定情報を表示させる請求項9から請求項11のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
  13. 前記被検体の血流領域を検出する血流領域検出部を備え、
    前記特定情報入力部は、前記血流領域検出部が検出した前記血流領域を前記特定情報として入力する請求項9から請求項12のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
  14. 前記特定情報入力部は、前記画面表示部の表面に取り付けられたタッチパネルを含む請求項9から請求項13のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
  15. 前記特定情報は前記被検体の部位の一方向の両端部の2点であり、
    前記表示制御部は前記プローブ表示部に前記両端部の一端及び他端のそれぞれに対応する2点を表示させる請求項9から請求項14のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
  16. 前記特定情報は前記被検体の部位の一方向の幅であり、
    前記表示制御部は前記プローブ表示部に前記幅に対応する幅の領域を表示させる請求項9から請求項14のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
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