JP5778429B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、超音波診断装置に関する。

従来、超音波診断装置は、超音波プローブが受信した超音波の反射波信号に基づいて、生体組織の超音波画像を略リアルタイムで生成して表示できることから、生体組織検査やラジオ波焼灼治療（ＲＦＡ：Radio Frequency Ablation）などの穿刺が行われる場合に用いられることがある。例えば、医師は、穿刺針の進行方向における断面画像を略リアルタイムで確認しながら、ターゲットとなる病変以外の部位に影響がないように穿刺を行う。

特開２００７−１９５８６７号公報

本発明が解決しようとする課題は、穿刺針が明瞭に描出された超音波画像を生成することができる超音波診断装置を提供することである。

実施形態の超音波診断装置は、複数の走査断面に対する超音波走査を超音波プローブに実行させることによって得られた反射波信号に基づいて、前記複数の走査断面それぞれに対する複数の超音波画像を生成する画像生成部と、前記画像生成部によって生成された前記複数の超音波画像のうち、被検体に刺入された穿刺針が描出された超音波画像を、穿刺針画像として検出する検出部と、前記検出部によって検出された前記穿刺針画像が１つのみ存在する時相においては該穿刺針画像を表示用画像とし、また前記穿刺針画像が複数存在する時相においては該複数の穿刺針画像を重畳させて表示用画像とし、これらの表示用画像を順に表示するように前記画像生成部を制御する。

図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。 図２は、穿刺針が挿入された被検体の一例を示す図である。 図３は、図２のＡ矢視図である。 図４は、図２に示したＢモードデータＢ１０から生成される断面画像の一例を示す図である。 図５は、穿刺針が挿入された被検体Ｐの一例を示す図である。 図６は、図５のＡ矢視図である。 図７は、図５に示したＢモードデータＢ１０から生成される断面画像の一例を示す図である。 図８は、第１の実施形態における制御部の構成例を示すブロック図である。 図９は、画像生成部によって生成される断面画像及びボリューム画像の一例を示す図である。 図１０は、異なる時相における断面画像の一例を示す図である。 図１１は、画像生成部によって重畳された表示用画像の一例を示す図である。 図１２は、第１の実施形態に係る超音波診断装置による処理手順を示すフローチャートである。 図１３は、２次元超音波プローブによる走査の一例を示す図である。 図１４は、第２の実施形態における制御部の構成例を示すブロック図である。 図１５は、進行角検出部によって検出される進行角度の一例を示す図である。 図１６は、２次元超音波プローブによる走査の一例を示す図である。 図１７は、第２の実施形態に係る超音波診断装置による処理手順を示すフローチャートである。 図１８は、メカニカルスキャンプローブによる走査の一例を示す図である。

（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成について説明する。図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。図１に例示するように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、超音波プローブ１０と、入力装置２０と、モニタ３０と、装置本体１００とを有する。

超音波プローブ１０は、複数の圧電振動子を有し、これら複数の圧電振動子は、後述する装置本体１００が有する送受信部１１０から供給される駆動信号に基づき超音波を発生する。また、超音波プローブ１０は、被検体からの反射波信号を受信して電気信号に変換する。また、超音波プローブ１０は、圧電振動子に設けられる整合層と、圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材などを有する。なお、超音波プローブ１０は、装置本体１００と着脱自在に接続される。

超音波プローブ１０から被検体に超音波が送信されると、送信された超音波は、被検体の体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、反射波信号として超音波プローブ１０が有する複数の圧電振動子にて受信される。受信される反射波信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。なお、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁などの表面で反射された場合の反射波信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向に対する速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。

ここで、第１の実施形態における超音波プローブ１０は、超音波により被検体Ｐを２次元で走査するとともに、被検体Ｐを３次元で走査することが可能な超音波プローブである。具体的には、第１の実施形態における超音波プローブ１０は、被検体Ｐを２次元で走査する複数の超音波振動子を所定の角度（揺動角度）で揺動させることで、被検体Ｐを３次元で走査するメカニカルスキャンプローブである。

また、第１の実施形態における超音波プローブ１０には、医師が超音波画像を参照しながら生体組織検査やラジオ波焼灼治療などの穿刺を行うために、穿刺アダプタ１１が取り付けられる。かかる穿刺アダプタ１１には、被検体Ｐに挿入される穿刺針１２が取り付けられる。穿刺アダプタ１１は、超音波プローブに着脱されるアタッチメントであり、穿刺を行う場合に決まった穿刺角度及び位置で穿刺針１２が被検体Ｐに刺されるようにする。なお、ここでいう穿刺角度とは、超音波プローブ１０が当接される被検体Ｐの生体表面に対する穿刺針１２の挿入角度を示す。このような超音波プローブ１０を用いる医師は、穿刺針１２が描出された超音波画像を参照しながら、穿刺アダプタ１１に取り付けられた穿刺針１２を被検体Ｐのターゲット部位まで挿入する。

入力装置２０は、装置本体１００と接続され、パネルスイッチ、ロータリエンコーダ、タッチコマンドスクリーン、キーボード、フットスイッチ、トラックボールなどを有する。かかる入力装置２０は、超音波診断装置１の操作者からの各種設定要求を受け付け、受け付けた各種設定要求を装置本体１００に転送する。例えば、入力装置２０は、操作者から超音波プローブ１０に装着された穿刺アダプタ１１の穿刺角度の設定を受け付ける。また、入力装置２０は、操作者から穿刺針１２の撮影要求を受け付ける。

モニタ３０は、超音波診断装置１の操作者が入力装置２０を用いて各種設定要求を入力するためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したり、装置本体１００において生成された超音波画像などを表示したりする。

装置本体１００は、超音波プローブ１０が受信した反射波信号に基づいて超音波画像を生成する。かかる装置本体１００は、図１に例示するように、送受信部１１０と、Ｂモード処理部１２０と、ドプラ処理部１３０と、画像生成部１４０と、画像メモリ１５０と、内部記憶部１６０と、制御部１７０とを有する。

送受信部１１０は、トリガ発生回路、遅延回路及びパルサ回路などを有し、制御部１７０による制御のもと、超音波プローブ１０に駆動信号を供給する。パルサ回路は、所定のレート周波数で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。また、遅延回路は、超音波プローブ１０から発生される超音波をビーム状に集束して送信指向性を決定するために必要な圧電振動子ごとの遅延時間を、パルサ回路が発生する各レートパルスに対し与える。また、トリガ発生回路は、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ１０に駆動信号（駆動パルス）を印加する。すなわち、遅延回路は、各レートパルスに対し与える遅延時間を変化させることで、圧電振動子面からの送信方向を任意に調整する。なお、送信方向あるいは送信方向を決定する遅延時間は内部記憶部１６０に記憶されている。

また、送受信部１１０は、アンプ回路、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）変換器、加算器などを有し、超音波プローブ１０が受信した反射波信号に対して各種処理を行うことにより、反射波データを生成する。アンプ回路は、反射波信号をチャンネルごとに増幅してゲイン補正処理を行う。Ａ／Ｄ変換器は、ゲイン補正された反射波信号をＡ／Ｄ変換し、デジタルデータに受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与える。加算器は、Ａ／Ｄ変換器によって処理された反射波信号の加算処理を行って反射波データを生成する。加算器の加算処理により、反射波信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。なお、送信と同様、受信方向あるいは受信方向を決定する遅延時間は記憶部１８０に記憶されている。

このように、送受信部１１０は、超音波の送受信における送信指向性と受信指向性とを制御する。

Ｂモード処理部１２０は、送受信部１１０から反射波データを受け取り、対数増幅、包絡線検波処理などを行って、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。

ドプラ処理部１３０は、送受信部１１０から受け取った反射波データから速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワー等の血流情報を多点について算出する。

なお、第１の実施形態におけるＢモード処理部１２０及びドプラ処理部１３０は、２次元の反射波データおよび３次元の反射波データの両方について処理可能である。すなわち、第１の実施形態におけるＢモード処理部１２０は、２次元の反射波データから２次元のＢモードデータを生成し、３次元の反射波データから３次元のＢモードデータを生成する。また、第１の実施形態におけるドプラ処理部１３０は、２次元の反射波データから２次元のドプラデータを生成し、３次元の反射波データから３次元のドプラデータを生成する。なお、以下では、３次元のＢモードデータおよび３次元のドプラデータを「ボリュームデータ」と記載する。

画像生成部１４０は、Ｂモード処理部１２０が生成したＢモードデータから反射波信号の強度を輝度にて表したＢモード画像を生成する。また、画像生成部１４０は、ドプラ処理部１３０が生成したドプラデータから移動体情報を表す平均速度画像、分散画像、パワー画像、または、これらの組み合わせ画像としてのドプラ画像を超音波画像として生成する。

具体的には、画像生成部１４０は、２次元のＢモードデータから断面画像であるＢモード画像を生成し、２次元のドプラデータから断面画像であるドプラ画像を生成する。また、画像生成部１４０は、ボリュームデータからレンダリング処理（例えば、ボリュームレンダリング処理やサーフェースレンダリング処理など）により、３次元の情報を反映させた２次元画像であるボリューム画像を生成する。例えば、画像生成部１４０は、超音波プローブ１０の位置に視点を設定することでボリューム画像を生成する。また、画像生成部１４０は、ボリュームデータを所定の断面で切断したＭＰＲ（Multi Planar Reconstructions）画像を生成することが可能である。

なお、第１の実施形態における画像生成部１４０は、超音波プローブ１０が所定の揺動角度毎に被検体を２次元で走査することにより、Ｂモード処理部１２０によって生成される揺動角度毎の２次元のＢモードデータの各々から断面画像であるＢモード画像を生成する。以下では、画像生成部１４０によって生成される断面画像のうち、超音波プローブ１０が被検体Ｐの生体表面に当接される当接位置と、穿刺針１２のターゲット部位とを含む面（以下、「基準断面」と表記する場合がある）に相当する断面画像を「基準断面画像」と表記する場合がある。

また、画像生成部１４０は、超音波スキャンの走査線信号列を、テレビなどに代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換（スキャンコンバート）し、表示用画像としての超音波画像を生成し、生成した表示用画像としての超音波画像をモニタ３０に表示制御する。

画像メモリ１５０は、画像生成部１４０が生成した断面画像であるＢモード画像及びドプラ画像、ボリューム画像、表示用の超音波画像などを記憶するメモリである。なお、画像メモリ１５０は、記憶しているデータの合計容量が自装置の記憶容量を超えた場合には、例えば、生成時の古いデータから順次破棄する。

内部記憶部１６０は、超音波送受信、画像処理および表示処理を行うための制御プログラムや、診断情報（例えば、患者ＩＤ、医師の所見など）や、診断プロトコルや各種ボディマークなどの各種データを記憶する。また、内部記憶部１６０は、必要に応じて、画像メモリ１５０が記憶する画像の保管などにも使用される。なお、内部記憶部１６０が記憶するデータは、図示しないインターフェース回路を経由して、外部の周辺装置へ転送することができる。

また、第１の実施形態における内部記憶部１６０は、超音波プローブ１０が被検体Ｐに当接される当接位置に関する情報や、超音波プローブ１０に取り付けられた穿刺アダプタ１１から被検体Ｐに対して挿入される穿刺針１２の穿刺角度を記憶する。具体的には、内部記憶部１６０は、入力装置２０を介して操作者により設定された超音波プローブ１０の当接位置及び穿刺角度を記憶する。

制御部１７０は、超音波診断装置１における処理全体を制御する。具体的には、制御部１７０は、入力装置２０を介して操作者から入力された各種設定要求に基づき、上述した送受信部１１０、Ｂモード処理部１２０、ドプラ処理部１３０及び画像生成部１４０による処理を制御する。なお、制御部１７０については、後に詳述する。

以上、第１の実施形態に係る超音波診断装置１の全体構成について説明した。かかる構成のもと、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、穿刺針１２が挿入された被検体Ｐの生体組織を撮像し、穿刺針１２が描出された超音波画像を生成する。具体的には、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、被検体Ｐに挿入された穿刺針１２が基準断面から離れる方向に曲がった場合であっても、穿刺針１２が明瞭に描出された超音波画像を生成する。

以下に、図２〜図７を用いて、被検体Ｐ内で穿刺針１２が曲がった場合に、断面画像に穿刺針１２が描出されなくなる理由を説明し、次に、図８〜図１２を用いて、第１の実施形態に係る超音波診断装置１について詳細に説明する。なお、以下では、超音波診断装置１がＢモード画像を表示する例について説明するが、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、Ｂモード画像とともにドプラ画像を表示する場合にも適用することができる。

図２は、穿刺針１２が挿入された被検体Ｐの一例を示す図である。図２に示した例において、被検体Ｐ内にターゲットとなる病変等であるターゲット部位Ｔ１０が存在する。ここで、操作者が、入力装置２０を介して、被検体Ｐの生体表面に超音波プローブ１０を当接する当接位置と、穿刺針１２の穿刺角度αを設定したものとする。また、図２に示した例において、穿刺針１２は、操作者により設定された当接位置及び穿刺角度αにより被検体Ｐ内に挿入されて直進した場合には、ターゲット部位Ｔ１０に到達するものとする。また、図２に示した例において、超音波プローブ１０が揺動角度「０°」で２次元に走査することにより、Ｂモード処理部１２０によって２次元のＢモードデータＢ１０が生成されるものとする。また、超音波プローブ１０が揺動角度「０°」で２次元に走査する走査面は、基準断面であるものとする。なお、図２に示した例では、被検体Ｐを模式的な矩形で示したが、これは説明を簡略するためであり、実際には被検体Ｐは矩形ではない。

図３は、図２のＡ矢視図である。図３に示すように、穿刺針１２は、曲がっておらずターゲット部位Ｔ１０に直進している。このような場合、図２に示したＢモードデータＢ１０から画像生成部１４０により生成される断面画像には、穿刺針１２が明瞭に描出される。

図４に、図２に示したＢモードデータＢ１０から生成される断面画像の一例を示す。図４に示すように、穿刺針１２が直進している場合には、図２に示したＢモードデータＢ１０から生成される断面画像Ｇ１１には、被検体Ｐ内に挿入されている穿刺針１２が描出される。すなわち、超音波診断装置１は、基準断面画像である断面画像Ｇ１１を略リアルタイムに表示することで、医師等の操作者に穿刺針１２の挿入状態を確認させることが可能になるとも考えられる。

ここで、穿刺針１２は、一般に、極細形状であり、被検体Ｐ内の生体組織と接触することで曲がる場合がある。穿刺針１２が被検体Ｐ内で曲がった場合には、図４に例示した基準断面画像Ｇ１１に穿刺針１２の一部が描出されない場合がある。この点について、図５〜図７を用いて具体的に説明する。

図５は、穿刺針１２が挿入された被検体Ｐの一例を示す図である。図５に示した例では、穿刺針１２が、図２に示した状態よりもターゲット部位Ｔ１０に向けて被検体Ｐ内に更に挿入されたものとする。

図６は、図５のＡ矢視図である。図６に示すように、図５に示した穿刺針１２は、被検体Ｐ内において基準断面から離れる方向に曲がっている。具体的には、穿刺針１２の一部分１２ａは、穿刺針１２の挿入方向に進行しており、ターゲット部位Ｔ１０方向へ直進しているが、穿刺針１２の一部分１２ａは、基準断面から離れる方向に曲がっている。このような場合、図５に示したＢモードデータＢ１０から画像生成部１４０により生成される断面画像には、刺針１２の一部分１２ｂが描出されない。

図７に、図５に示したＢモードデータＢ１０から生成される断面画像の一例を示す。図７に示すように、穿刺針１２が基準断面から離れる方向に曲がっている場合には、図５に示したＢモードデータＢ１０から生成される断面画像Ｇ１２には、穿刺針１２の一部分１２ａが描出されるが、穿刺針１２の一部分１２ｂが描出されない。具体的には、図７に示した断面画像Ｇ１２の領域Ｒ１には、奥行き方向に穿刺針１２の一部分１２ｂが存在するが描出されない。このため、医師等の操作者は、断面画像Ｇ１２がモニタ３０に表示された場合であっても、穿刺針１２の挿入状態を正確に確認することができない。

第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、穿刺針１２が図６に例示したように基準断面から離れる方向に曲がった場合であっても、画像生成部１４０及び制御部１７０による処理により、穿刺針１２が明瞭に描出された超音波画像を生成する。具体的には、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、画像生成部１４０によって生成される複数の断面画像から、穿刺針１２が描出された断面画像を検出する。そして、超音波診断装置１は、複数の断面画像を検出した場合に、かかる複数の断面画像を重畳することにより、穿刺針１２が明瞭に描出された表示用の超音波画像を生成する。このような超音波診断装置１について詳細に説明する。

図８を用いて、図１に示した制御部１７０について説明する。図８は、第１の実施形態における制御部１７０の構成例を示すブロック図である。図８に例示するように、第１の実施形態における制御部１７０は、検出部１７１と、画像生成制御部１７２と、警告部１７３とを有する。

検出部１７１は、画像生成部１４０によって生成された超音波画像のうち穿刺針１２が描出される超音波画像を検出する。第１の実施形態における検出部１７１は、画像生成部１４０によって生成された被検体Ｐの複数の断面画像から、穿刺針１２を表す画素が含まれる断面画像を検出する。具体的には、穿刺針１２は強反射体であることから、穿刺針１２を表す輝度は生体組織を表す輝度よりも高い。したがって、検出部１７１は、例えば、断面画像の各画素のうち所定の閾値よりも輝度が高い画素を、穿刺針１２を表す画素とする。なお、以下では、画像生成部１４０によって生成された複数の断面画像のうち、穿刺針１２を表す画素が含まれる断面画像を「穿刺針画像」と表記する場合がある。

なお、第１の実施形態における検出部１７１は、超音波プローブ１０が被検体Ｐに当接される当接位置、超音波プローブ１０の被検体Ｐへの挿入方向、及び、穿刺針１２の被検体Ｐ内における位置に基づいて、画像生成部１４０によって生成された複数の断面画像から、穿刺針１２を表す輝度を検出する対象範囲を３次元的に変動させる。具体的には、検出部１７１は、画像生成部１４０によって生成された断面画像のうち、穿刺針１２を表す輝度を検出する対象範囲を、超音波プローブ１０が被検体Ｐに当接される当接位置近傍の領域にする。また、検出部１７１は、穿刺針１２を表す輝度を検出する対象範囲を、時間経過とともに、超音波プローブ１０の被検体Ｐへの挿入方向に拡大する。また、検出部１７１は、穿刺針１２を表す輝度を検出する対象範囲を、直近の時相において穿刺針１２を表す輝度が検出された領域の近傍にする。

例えば、検出部１７１は、画像生成部１４０によって生成された複数の断面画像から穿刺針画像が検出されていない間は、画像生成部１４０によって順次生成される複数の断面画像から基準断面画像を選択し、選択した基準断面画像の全画素のうち、超音波プローブ１０が被検体Ｐに当接される当接位置の近傍の画素に穿刺針１２を表す画素が含まれるか否かを判定する。このとき、検出部１７１は、超音波プローブ１０の当接位置に関する情報を内部記憶部１６０から取得する。

このように基準断面画像を選択する理由は、穿刺針画像が検出されていない間は、穿刺針１２が被検体Ｐに挿入されておらず、穿刺針１２が被検体Ｐに挿入される挿入位置は、基準断面画像の当接位置の近傍となる可能性が高いからである。ただし、検出部１７１は、穿刺針画像が検出されていない間は、基準断面画像だけでなく基準断面画像と隣接するいくつかの断面画像を選択してもよい。ここでいう「隣接する断面画像」とは、断面画像生成時における超音波プローブ１０の揺動角度が隣接していることを示し、例えば、揺動角度Ｘ１で超音波プローブ１０により２次元に走査されることで生成された断面画像Ｙ１と、揺動角度Ｘ２で超音波プローブ１０により２次元に走査されることで生成された断面画像Ｙ２とは隣接する。

また、検出部１７１は、画像生成部１４０によって生成された複数の断面画像から穿刺針画像を検出した場合には、かかる複数の断面画像から穿刺針画像と隣接するいくつかの断面画像を選択し、選択した断面画像の全画素のうち、穿刺針画像において検出した穿刺針１２の位置の近傍の画素に穿刺針１２を表す画素が含まれるか否かを判定する。

ここで、図９及び図１０を用いて、検出部１７１による検出処理の一例について説明する。図９は、画像生成部１４０によって生成される断面画像及びボリューム画像の一例を示す図である。また、図１０は、異なる時相における断面画像の一例を示す図である。

図９に示した例では、超音波プローブ１０が所定の揺動角度毎に被検体Ｐを走査することで、Ｂモード処理部１２０は、２次元のＢモードデータＢ１０、Ｂ２１、Ｂ２２、Ｂ２３、Ｂ３１、Ｂ３２及びＢ３３を生成するものとする。また、画像生成部１４０は、ＢモードデータＢ１０、Ｂ２１、Ｂ２２、Ｂ２３、Ｂ３１、Ｂ３２、Ｂ３３の各々から断面画像を生成するものとする。ここでは、超音波プローブ１０が揺動角度「０°」で２次元に走査する走査面が基準断面であり、かかる走査により得られる２次元のＢモードデータＢ１０から生成される断面画像が基準断面画像であるものとする。なお、図９に示したように超音波プローブ１０が被検体Ｐを走査した場合には、Ｂモード処理部１２０は、図９の右図に例示するように、ボリュームデータＶ１０を生成することもできる。

図９に示した例において、超音波診断装置１は、略リアルタイムにボリュームデータを生成するために、異なる時相毎に超音波プローブ１０に被検体Ｐを走査させる。これにより、画像生成部１４０は、各時相において、複数の２次元のＢモードデータから、複数の断面画像を生成する。

ここで、図９に示した例では、図５及び図６に示したように、穿刺針１２が被検体Ｐ内で曲がったものとする。このとき、検出部１７１は、画像生成部１４０によって生成された複数の断面画像から、穿刺針１２を表す画素が含まれる穿刺針画像を検出する。図１０を用いて具体的に説明する。

図１０に示した例において、時相ｔ＝０では、穿刺針１２が被検体Ｐに挿入されていないものとする。したがって、図１０に示すように、時相ｔ＝０においては、画像生成部１４０によってＢモードデータＢ１０から生成された断面画像Ｇ０１０には穿刺針１２が描出されない。同様に、時相ｔ＝０においては、画像生成部１４０によってＢモードデータＢ２１、Ｂ２２、Ｂ３１の各々から生成された断面画像Ｇ０２１、Ｇ０２２、Ｇ０３１には穿刺針１２が描出されない。なお、ここでは、図示することを省略するが、時相ｔ＝０においては、画像生成部１４０によってＢモードデータＢ２３、Ｂ３２、Ｂ３３の各々から生成された各断面画像にも穿刺針１２が描出されない。

このとき、検出部１７１は、画像生成部１４０によって生成された複数の断面画像のうち、基準断面画像である断面画像Ｇ０１０を選択する。そして、検出部１７１は、断面画像Ｇ０１０の全画素のうち、超音波プローブ１０が被検体Ｐに当接される当接位置近傍の領域Ｒ１１に穿刺針１２を表す画素が含まれるか否かを判定する。ここでは、検出部１７１は、領域Ｒ１１に穿刺針１２を表す画素を検出しない。したがって、検出部１７１は、時相ｔ＝０においては、穿刺針画像を検出しない。

また、図１０に示した例において、時相ｔ＝１以降に、穿刺針１２が被検体Ｐに挿入されたものとする。図１０に示すように、時相ｔ＝１においては、ＢモードデータＢ１０から生成された断面画像Ｇ１１０には穿刺針１２の一部分１２ｃが描出されている。一方、ＢモードデータＢ２１、Ｂ２２、Ｂ３１の各々から生成された断面画像Ｇ１２１、Ｇ１２２及びＧ１３１には穿刺針１２が描出されていない。また、ここでは、図示することを省略するが、時相ｔ＝１においては、ＢモードデータＢ２３、Ｂ３２、Ｂ３３の各々から生成された各断面画像にも穿刺針１２が描出されない。

このとき、検出部１７１は、画像生成部１４０によって生成された複数の断面画像のうち、基準断面画像である断面画像Ｇ１１０を選択する。そして、検出部１７１は、時相ｔ＝０の場合と同様に、断面画像Ｇ１１０の領域Ｒ１１に穿刺針１２を表す画素が含まれるか否かを判定する。ここでは、検出部１７１は、断面画像Ｇ１１０の領域Ｒ１１に穿刺針１２を表す画素を検出する。したがって、検出部１７１は、断面画像Ｇ１１０を穿刺針画像として検出する。

続いて、検出部１７１は、穿刺針画像として検出した断面画像Ｇ１１０に隣接する断面画像Ｇ１２１及びＧ１３１を選択する。そして、検出部１７１は、選択した断面画像Ｇ１２１及びＧ１３１の領域Ｒ１１に穿刺針１２を表す画素が含まれるか否かを判定する。ここでは、検出部１７１は、断面画像Ｇ１２１及びＧ１３１から穿刺針１２を表す画素を検出しない。したがって、検出部１７１は、断面画像Ｇ１２１及びＧ１３１を穿刺針画像として検出しない。すなわち、検出部１７１は、時相ｔ＝１においては、断面画像Ｇ１１０を穿刺針画像として検出する。なお、時相ｔ＝１においては、断面画像Ｇ１１０のみから穿刺針１２が描出されるので、穿刺針１２は、基準断面上に位置することが考えられる。

また、時相ｔ＝２においては、ＢモードデータＢ１０から生成された断面画像Ｇ２１０には穿刺針１２の一部分１２ｄが描出されている。一方、ＢモードデータＢ２１、Ｂ２２、Ｂ３１の各々から生成された断面画像Ｇ２２１、Ｇ２２２及びＧ２３１には穿刺針１２が描出されていない。また、ここでは、図示することを省略するが、ＢモードデータＢ２３、Ｂ３２、Ｂ３３の各々から生成された各断面画像にも穿刺針１２が描出されない。

このとき、検出部１７１は、画像生成部１４０によって生成された複数の断面画像のうち、基準断面画像である断面画像Ｇ２１０を選択する。ここで、検出部１７１は、１つ前の時相ｔ＝１において断面画像Ｇ１１０の領域Ｒ１１から穿刺針１２を表す画素を検出したので、断面画像Ｇ２１０については領域Ｒ１１よりも広範囲の領域Ｒ１２に穿刺針１２を表す画素が含まれるか否かを判定する。このように検出対象の領域を広げる理由は、時相ｔ＝１のときよりも、１つ後の時相ｔ＝２のときの方が、穿刺針１２が被検体Ｐの内部まで挿入される可能性があるからである。ここでは、検出部１７１は、断面画像Ｇ２１０の領域Ｒ１２に穿刺針１２を表す画素を検出する。したがって、検出部１７１は、断面画像Ｇ２１０を穿刺針画像として検出する。

続いて、検出部１７１は、穿刺針画像として検出した断面画像Ｇ２１０に隣接する断面画像Ｇ２２１及びＧ２３１を選択する。そして、検出部１７１は、選択した断面画像Ｇ２２１及びＧ２３１の領域Ｒ１２に穿刺針１２を表す画素が含まれるか否かを判定する。ここでは、検出部１７１は、断面画像Ｇ２２１及びＧ２３１から穿刺針１２を表す画素を検出しない。したがって、検出部１７１は、断面画像Ｇ２２１及びＧ２３１を穿刺針画像として検出しない。すなわち、検出部１７１は、時相ｔ＝２においては、断面画像Ｇ２１０を穿刺針画像として検出する。なお、断面画像Ｇ１１０に描出されている穿刺針１２ｃよりも、断面画像Ｇ２１０に描出されている穿刺針１２ｄの方が長いので、断面画像Ｇ２１０は、時相ｔ＝１よりも時相ｔ＝２の方が被検体Ｐの内部まで穿刺針１２が挿入されたことを示している。

また、時相ｔ＝３においては、ＢモードデータＢ１０から生成された断面画像Ｇ３１０には穿刺針１２の一部分１２ｅが描出されている。また、ＢモードデータＢ２１から生成された断面画像Ｇ３２１には穿刺針１２の一部分１２ｆが描出されている。一方、ＢモードデータＢ２２、Ｂ３１の各々から生成された断面画像Ｇ３２２及びＧ３３１には穿刺針１２が描出されていない。また、ここでは、図示することを省略するが、ＢモードデータＢ２３、Ｂ３２、Ｂ３３の各々から生成された各断面画像にも穿刺針１２が描出されない。

このとき、検出部１７１は、画像生成部１４０によって生成された複数の断面画像のうち、基準断面画像である断面画像Ｇ３１０を選択する。そして、検出部１７１は、上記と同様の理由により、断面画像Ｇ３１０については領域Ｒ１２よりも広範囲の領域Ｒ１３に穿刺針１２を表す画素が含まれるか否かを判定する。ここでは、検出部１７１は、断面画像Ｇ３１０の領域Ｒ１３に穿刺針１２を表す画素を検出する。したがって、検出部１７１は、断面画像Ｇ３１０を穿刺針画像として検出する。

続いて、検出部１７１は、穿刺針画像として検出した断面画像Ｇ３１０に隣接する断面画像Ｇ３２１及びＧ３３１を選択する。そして、検出部１７１は、選択した断面画像Ｇ３２１及びＧ３３１の領域Ｒ１３に穿刺針１２を表す画素が含まれるか否かを判定する。ここでは、検出部１７１は、断面画像Ｇ３２１から穿刺針１２を表す画素を検出し、断面画像Ｇ３３１から穿刺針１２を表す画素を検出しない。また、検出部１７１は、穿刺針画像として検出した断面画像Ｇ３２１に隣接する断面画像Ｇ３２２等を選択するが、かかる断面画像Ｇ３２２等から穿刺針１２を表す画素を検出しないものとする。すなわち、検出部１７１は、時相ｔ＝３においては、断面画像Ｇ３１０及びＧ３２１を穿刺針画像として検出する。

なお、断面画像Ｇ２１０に描出されている穿刺針１２ｄと、断面画像Ｇ３１０に描出されている穿刺針１２ｅとが略同一の長さであるので、断面画像Ｇ２１０と断面画像Ｇ３１０とを比較しただけでは、時相ｔ＝２から時相ｔ＝３の間において、穿刺針１２は被検体Ｐ内で停止しているかのように見える。しかし、断面画像Ｇ３２１に穿刺針１２ｆが描出されている。したがって、断面画像Ｇ３１０及びＧ３２１は、被検体Ｐの挿入された穿刺針１２が、基準断面からＢモードデータＢ２１の走査面の方向に曲がっていることを示している。

このようにして、検出部１７１は、画像生成部１４０によって生成された複数の断面画像から、穿刺針１２を表す画素が含まれる穿刺針画像を検出する。すなわち、検出部１７１は、画像生成部１４０によって各時相において生成される各断面画像の画素から高輝度体を検出することにより、穿刺針１２の挙動を検出する。

図８の説明に戻って、画像生成制御部１７２は、検出部１７１によって検出された穿刺針画像を用いて、穿刺針１２が描出された表示用画像を生成するように画像生成部１４０を制御する。第１の実施形態における画像生成制御部１７２は、検出部１７１によって複数の穿刺針画像が検出された場合には、かかる複数の穿刺針画像を重畳させた表示用画像を生成するように画像生成部１４０を制御する。また、第１の実施形態における画像生成制御部１７２は、検出部１７１によって１つの穿刺針画像が検出された場合には、かかる穿刺針画像を表示用画像とするように画像生成部１４０を制御する。

ここで、図１０に示した例を用いて、画像生成制御部１７２による処理の一例について説明する。まず、図１０に示した例において、時相ｔ＝０である場合には、検出部１７１は、穿刺針画像を検出しない。かかる場合には、画像生成制御部１７２は、基準断面画像である断面画像Ｇ０１０を表示用画像とするように画像生成部１４０を制御してもよい。これにより、画像生成部１４０は、表示用画像としての断面画像Ｇ０１０をモニタ３０に表示制御する。

また、時相ｔ＝１である場合には、検出部１７１は、断面画像Ｇ１１０を穿刺針画像として検出する。かかる場合には、画像生成制御部１７２は、断面画像Ｇ１１０を表示用画像とするように画像生成部１４０を制御する。これにより、画像生成部１４０は、表示用画像としての断面画像Ｇ１１０をモニタ３０に表示制御する。

また、時相ｔ＝２である場合には、検出部１７１は、断面画像Ｇ２１０を穿刺針画像として検出する。かかる場合には、画像生成制御部１７２は、断面画像Ｇ２１０を表示用画像とするように画像生成部１４０を制御する。これにより、画像生成部１４０は、表示用画像としての断面画像Ｇ２１０をモニタ３０に表示制御する。

また、時相ｔ＝３である場合には、検出部１７１は、断面画像Ｇ３１０及びＧ３２１を穿刺針画像として検出する。かかる場合には、画像生成制御部１７２は、断面画像Ｇ３１０と断面画像Ｇ３２１とを重畳させることで表示用画像を生成するように画像生成部１４０を制御する。これにより、画像生成部１４０は、断面画像Ｇ３１０と断面画像Ｇ３２１とを重畳させた表示用画像を生成し、生成した表示用画像をモニタ３０に表示制御する。

ここで、図１１に、画像生成部１４０によって重畳された表示用画像の一例を示す。図１１に示した表示用画像Ｇ３００は、図１０に示した断面画像Ｇ３１０と断面画像Ｇ３２１とが重畳させた画像である。図１１に示すように、表示用画像Ｇ３００は、断面画像Ｇ３１０と断面画像Ｇ３２１とが重畳されているので、断面画像Ｇ３１０に描出された穿刺針１２の一部分１２ｅと、断面画像Ｇ３２１に描出された穿刺針１２の一部分１２ｆとが描出されている。

具体的には、図７に示した断面画像Ｇ１２の領域Ｒ１には描出されなかった穿刺針１２が、表示用画像Ｇ３００の領域Ｒ１には断面画像Ｇ３２１に描出された穿刺針１２の一部分１２ｆが描出されている。すなわち、画像生成部１４０は、断面画像Ｇ３１０と断面画像Ｇ３２１とを重畳することで、穿刺針が明瞭に画像化された表示用画像Ｇ３００を生成することができ、かかる表示用画像Ｇ３００をモニタ３０に表示制御することで、医師等の操作者に穿刺針が明瞭に画像化された超音波画像を確認させることができる。

なお、画像生成部１４０は、複数の断面画像を重畳する場合に、複数の断面画像を同一の重みで重畳してもよい。または、画像生成部１４０は、重畳対象の断面画像のうち基準断面画像を最も高く重み付けをし、基準断面画像に隣接する断面画像ほど高い重み付けをして、各断面画像を重畳してもよい。

このように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、図１０に示した例のように、穿刺針１２が被検体Ｐ内に挿入された場合には、断面画像Ｇ０１０、断面画像Ｇ１１０、断面画像Ｇ２１０、断面画像Ｇ３００（図１１）の順にモニタ３０に表示する。これにより、医師等の操作者は、穿刺針１２が被検体Ｐ内に挿入されている状況を正確かつ略リアルタイムに確認することが可能になる。

図８の説明に戻って、警告部１７３は、画像生成制御部１７２が画像生成部１４０に重畳させる穿刺針画像の数が所定の閾値よりも多い場合に、穿刺針１２がターゲット部位Ｔ１０に進行していないと判定し、モニタ３０に警告画面を表示制御したり、図示しないスピーカ等にアラート音を鳴らしたりする。言い換えれば、警告部１７３は、検出部１７１によって検出された穿刺針画像の数が所定の閾値よりも多い場合に、上記のように警告する。これは、穿刺針画像の数が多いほど、穿刺針１２が挿入方向からずれていることを示しているからである。これにより、医師等の操作者は、穿刺針１２がターゲット部位Ｔ１０に進行していないことを認識することができる。

次に、図１２を用いて、第１の実施形態に係る超音波診断装置１による処理の手順について説明する。図１２は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１による処理手順を示すフローチャートである。

図１２に示すように、超音波診断装置１は、操作者から穿刺針１２の撮影開始要求を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。ここで、撮影開始要求を受け付けない場合には（ステップＳ１０１否定）、超音波診断装置１は、待機状態となる。

一方、撮影開始要求を受け付けた場合には（ステップＳ１０１肯定）、画像生成部１４０は、超音波プローブ１０が被検体Ｐを３次元で走査することによりＢモード処理部１２０から得られるＢモードデータを用いて、断面画像を生成する（ステップＳ１０２）。続いて、制御部１７０の検出部１７１は、画像生成部１４０によって生成された複数の断面画像から、穿刺針１２を表す画素が含まれる穿刺針画像を検出する（ステップＳ１０３）。

続いて、画像生成制御部１７２は、検出部１７１によって複数の穿刺針画像が検出された場合には（ステップＳ１０４肯定）、かかる複数の穿刺針画像を重畳させることで表示用画像を生成するように画像生成部１４０を制御する。これにより、画像生成部１４０は、複数の穿刺針画像を重畳させた表示用画像を生成し、生成した表示用画像をモニタ３０に表示制御する（ステップＳ１０５）。

一方、画像生成制御部１７２は、検出部１７１によって１つの穿刺針画像が検出された場合には（ステップＳ１０４否定）、かかる穿刺針画像を表示用画像とするように画像生成部１４０を制御する。これにより、画像生成部１４０は、検出部１７１によって検出された穿刺針画像をモニタ３０に表示制御する（ステップＳ１０６）。

そして、超音波診断装置１は、撮影終了要求を操作者から受け付けたか否かを判定し（ステップＳ１０７）、撮影終了要求を受け付けなかった場合（ステップＳ１０７否定）、ステップＳ１０２に戻る。一方、超音波診断装置１は、撮影終了要求を受け付けた場合（ステップＳ１０７肯定）、処理を終了する。

上述してきたように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、被検体Ｐの複数の断面画像を生成する画像生成部１４０と、画像生成部１４０によって生成された複数の断面画像から穿刺針１２を表す画素が含まれる穿刺針画像を検出する検出部１７１と、検出部１７１によって複数の穿刺針画像が検出された場合に、複数の穿刺針画像を重畳させた表示用画像を画像生成部１４０に生成される画像生成制御部１７２とを有する。

これにより、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、穿刺針１２が明瞭に描出された超音波画像を生成することができる。例えば、超音波診断装置１は、被検体Ｐに挿入された穿刺針１２が基準断面から離れる方向に曲がった場合であっても、複数の穿刺針画像を重畳させた表示用画像をモニタ３０に表示するので、穿刺針１２が被検体Ｐ内に挿入されている状況を正確かつ略リアルタイムに確認させることができる。

さらに、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、複数の断面画像から穿刺針１２を表す画素が含まれる穿刺針画像を検出し、検出した穿刺針画像を重畳するので、穿刺針１２を明瞭に表示するために最小限の断面画像を用いて表示用画像を生成することができる。例えば、断面画像を重畳させる範囲を操作者に設定させることも考えられるが、操作者にとって、穿刺針１２がどの程度曲がるかを予測することは困難である。したがって、断面画像を重畳させる範囲を操作者に設定させると、重畳範囲が狭すぎる場合には、表示用画像に穿刺針１２の一部が描出されなくなるおそれがあり、一方、重畳範囲が広すぎる場合には、生体組織が穿刺針１２の上に重なって表示される結果、表示用画像に穿刺針１２が明瞭に描出されなくなるおそれがある。第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、穿刺針１２が曲がっている状態に伴って略最小限の断面画像を重畳するので、穿刺針１２が明瞭に描出された画像を表示することができる。

なお、上記第１の実施形態では、超音波プローブ１０がメカニカルスキャンプローブである例を用いて説明したが、第１の実施形態は、超音波プローブ１０が、複数の超音波振動子がマトリックス状に配置されることで被検体Ｐを３次元で超音波走査することが可能な２次元超音波プローブである場合にも適用することができる。図１３を用いて具体的に説明する。図１３は、２次元超音波プローブによる走査の一例を示す図である。

超音波プローブ１０が２次元超音波プローブである場合には、例えば、Ｂモード処理部１２０は、超音波プローブ１０が３次元領域に対して送信した超音波の反射波信号を用いて、ボリュームデータを生成する。かかる場合に、画像生成部１４０は、図１３に示した例のように、Ｂモード処理部１２０によって生成されたボリュームデータを用いて、被検体Ｐの断面画像Ｇ４０〜Ｇ４６を生成する。なお、図１３に示した例では、断面画像Ｇ４０が、基準断面画像であるものとする。

このような場合に、検出部１７１は、画像生成部１４０によって生成された断面画像Ｇ４０〜Ｇ４６から、穿刺針１２を表す画素が含まれる穿刺針画像を検出する。検出部１７１は、画像生成部１４０によって異なる時相において生成される断面画像について穿刺針画像を検出する処理を行う。そして、画像生成制御部１７２は、上記第１の実施形態と同様に、検出部１７１によって複数の穿刺針画像が検出された場合には、かかる複数の穿刺針画像を重畳させた表示用画像を生成するように画像生成部１４０を制御し、検出部１７１によって１つの穿刺針画像が検出された場合には、かかる穿刺針画像を表示用画像として表示するように画像生成部１４０を制御する。

例えば、画像生成制御部１７２は、検出部１７１が断面画像Ｇ４０を穿刺針画像として検出した場合には、断面画像Ｇ４０を表示用画像とするように画像生成部１４０を制御する。また、例えば、画像生成制御部１７２は、検出部１７１が、断面画像Ｇ４０及びＧ４４を穿刺針画像として検出した場合には、断面画像Ｇ４０と断面画像Ｇ４４とを重畳させた表示用画像を生成するように画像生成部１４０を制御する。このように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、超音波プローブ１０が２次元超音波プローブである場合にも、穿刺針１２が明瞭に描出された超音波画像を生成することができる。

また、上記第１の実施形態では、検出部１７１が、画像生成部１４０によって生成された複数の断面画像から穿刺針１２を表す画素が含まれる穿刺針画像を検出する例を示した。しかし、検出部１７１は、画像生成部１４０によって超音波画像が生成される際に用いられたボリュームデータのうち穿刺針１２に基づいて３次元領域内にある穿刺針１２を検出してデータ（以下、「穿刺針データ」と表記する場合がある）として出力してもよい。例えば、検出部１７１は、Ｂモード処理部１２０によって生成される２次元のＢモードデータ群や３次元のＢモードデータのうち、穿刺針１２の輝度を示す情報を含むデータ領域を穿刺針データとして検出してもよい。かかる場合に、画像生成制御部１７２は、検出部１７１によって検出された穿刺針データを用いて、穿刺針１２が描出された表示用画像を生成するように画像生成部１４０を制御する。このとき、画像生成制御部１７２は、検出部１７１によってボリュームデータにおける複数断面にわたって穿刺針１２が検出された場合に、かかる複数断面分の穿刺針データを用いて表示用画像を生成するように画像生成部１４０を制御する。例えば、画像生成制御部１７２は、検出部１７１によって検出された複数断面分の穿刺針データを含む領域からＭＩＰ（Maximum Intensity Projection）画像を生成するように画像生成部１４０を制御してもよい。

図９に示した例を用いて説明すると、検出部１７１は、ＢモードデータＢ１０、Ｂ２１〜Ｂ２３、Ｂ３１〜Ｂ３３のうち、穿刺針１２の輝度を示す情報が含まれるＢモードデータを穿刺針データとして検出する。このとき、検出部１７１がＢモードデータＢ１０を穿刺針データとして検出した場合には、画像生成制御部１７２は、ＢモードデータＢ１０を用いて、穿刺針１２が描出された表示用画像を生成するように画像生成部１４０を制御する。これにより、画像生成部１４０は、例えば、図１０に例示した断面画像Ｇ０１０や断面画像Ｇ１１０等を生成し、モニタ３０に表示制御する。また、検出部１７１がＢモードデータＢ１０及びＢ２１を穿刺針データとして検出した場合には、画像生成制御部１７２は、ＢモードデータＢ１０及びＢ２１を用いて、穿刺針１２が描出された表示用画像を生成するように画像生成部１４０を制御する。これにより、画像生成部１４０は、ＢモードデータＢ１０及びＢ２１を用いて、図１１に例示した断面画像Ｇ３００等を生成する。または、画像生成部１４０は、ＢモードデータＢ１０から断面画像を生成するとともに、ＢモードデータＢ２１から断面画像を生成し、双方の断面画像を重畳することで図１１に例示した断面画像Ｇ３００等を生成する。そして、画像生成部１４０は、生成した断面画像Ｇ３００等をモニタ３０に表示制御する。

また、上記第１の実施形態では、検出部１７１が、画像生成部１４０によって生成された複数の断面画像から一部の断面画像を選択し、選択した断面画像の全画素のうち一部の画素に穿刺針１２を表す画素が含まれるか否かを判定する例を示した。しかし、検出部１７１は、画像生成部１４０によって生成された全ての断面画像について、穿刺針１２を表す画素が含まれるか否かを判定してもよい。また、検出部１７１は、選択した断面画像の全画素について、穿刺針１２を表す画素が含まれるか否かを判定してもよい。

（第２の実施形態）
上記第１の実施形態では、検出部１７１によって複数の穿刺針画像が検出された場合に、画像生成制御部１７２が画像生成部１４０に対して複数の穿刺針画像を重畳させる例を示した。第２の実施形態では、穿刺針１２の進行方向に追従させて断面画像の断面方向を変動させる例について説明する。なお、第２の実施形態における超音波プローブ１０は、２次元超音波プローブであるものとする。

まず、図１４を用いて、第２の実施形態における制御部２７０について説明する。図１４は、第２の実施形態における制御部２７０の構成例を示すブロック図である。なお、第２の実施形態に係る超音波診断装置２の構成は、図１に示した超音波診断装置１の構成と同様であるので、ここでは説明を省略する。また、以下では、図８に示した処理部と同様の機能を有する処理部には同一符号を付すこととして、その詳細な説明を省略する。

図１４に例示するように、第２の実施形態における制御部２７０は、検出部１７１と、進行角検出部２７１と、画像生成制御部２７２と、警告部２７３とを有する。検出部１７１は、図８に示した検出部１７１と同様の処理を行う。

進行角検出部２７１は、検出部１７１によって検出された穿刺針画像を用いて、穿刺針１２が現に進行している進行方向を算出し、算出した進行方向と穿刺針１２の挿入方向とのなす角度（以下、「進行角度」という）を検出する。

具体的には、上記の検出部１７１は、画像生成部１４０によって生成された複数の断面画像から、穿刺針１２を表す画素が含まれる断面画像を穿刺針画像として検出する。進行角検出部２７１は、検出部１７１によって検出された穿刺針画像内の画素にうち穿刺針１２を表す画素を時系列に取得することで、穿刺針１２が現に進行している進行方向を算出する。そして、進行角検出部２７１は、算出した穿刺針１２の進行方向と、内部記憶部１６０に記憶されている穿刺針１２の穿刺角度との差異を進行角度として検出する。

図１５に、進行角検出部２７１によって検出される進行角度の一例を示す。図１５に示した例では、穿刺針１２は、当接位置とターゲット部位Ｔ１０とを結ぶ直線上の方向である挿入方向により被検体Ｐに挿入されたが、現に進行している進行方向がかかる挿入方向と異なる。具体的には、穿刺針１２は、挿入方向に対して角度「θ」ずれて進行している。かかる場合に、進行角検出部２７１は、穿刺針１２の進行方向を算出し、算出した進行方向と、穿刺針１２の挿入方向と差異である進行角度「θ」を検出する。

なお、進行角検出部２７１による穿刺針１２の進行方向算出手法は、上記例に限られない。例えば、進行角検出部２７１は、オプティカルフロー等を用いて、異なる時相の穿刺針画像から穿刺針１２の動きベクトルを算出し、算出した動きベクトルの向き成分を穿刺針１２の進行方向としてもよい。

図１４の説明に戻って、画像生成制御部２７２は、Ｂモード処理部１２０によって生成されたボリュームデータから生成する断面画像の断面方向を、進行角検出部２７１によって検出された進行角度に基づいて変更するように画像生成部１４０を制御する。さらに、画像生成制御部２７２は、かかる進行角度における被検体Ｐの断面画像を用いて、穿刺針１２が描出された表示用画像を生成するように画像生成部１４０を制御する。

図１３等を用いて説明したように、超音波診断装置１は、穿刺針１２が被検体Ｐに挿入される場合には、穿刺針１２の挿入方向を含む面を基準断面とし、かかる基準断面における被検体Ｐの断面画像を用いて、穿刺針１２が描出された超音波画像を表示する。すなわち、図１３に示した例では、断面画像Ｇ４０〜Ｇ４６を用いて表示用画像を生成する。第２の実施形態における画像生成制御部２７２は、穿刺針１２の進行方向が挿入方向と異なる場合に、被検体Ｐの断面方向を穿刺針１２の進行方向と略同一にすることで、断面画像に含まれる穿刺針１２の領域を拡大させる。

図１６を用いて、画像生成制御部２７２による処理の一例を説明する。図１６は、２次元超音波プローブによる走査の一例を示す図である。ここでは、画像生成部１４０は、まず、図１３に例示したように、ボリュームデータを穿刺針１２の挿入方向を含む面により切断した断面画像を表示用画像として用いるものとする。そのような状態において、図１５に例示したように、被検体Ｐに挿入された穿刺針１２の進行方向が挿入方向からずれたものとする。このとき、進行角検出部２７１は、進行角度「θ」を検出する。かかる場合に、画像生成制御部２７２は、図１６に示した例のように、断面画像を生成する場合に、断面画像の断面方向を進行角度「θ」とするように画像生成部１４０を制御する。これにより、画像生成部１４０は、被検体Ｐの断面画像Ｇ５０〜Ｇ５３を生成する。なお、図１６に示した例では、断面画像Ｇ５０が、基準断面画像となる。

なお、画像生成制御部２７２は、断面角度を変動させる処理とともに、第１の実施形態における画像生成制御部１７２と同様に、検出部１７１によって検出された穿刺針画像を用いて、穿刺針１２が描出された表示用画像を生成するように画像生成部１４０を制御してもよい。すなわち、画像生成制御部２７２は、断面画像の断面方向を進行角度と略同一にする処理を行うとともに、進行角度における断面画像から検出部１７１によって複数の穿刺針画像が検出された場合には、かかる複数の穿刺針画像を重畳した表示用画像を生成するように画像生成部１４０を制御してもよい。

警告部２７３は、進行角検出部２７１によって検出された進行角度が所定の閾値よりも大きい場合に、穿刺針１２がターゲット部位Ｔ１０に進行していないと判定し、モニタ３０に警告画面を表示制御したり、図示しないスピーカ等にアラート音を鳴らしたりする。これにより、医師等の操作者は、穿刺針１２がターゲット部位Ｔ１０に進行していないことを認識することができる。

次に、図１７を用いて、第２の実施形態に係る超音波診断装置２による処理の手順について説明する。図１７は、第２の実施形態に係る超音波診断装置２による処理手順を示すフローチャートである。

図１７に示すように、超音波診断装置２は、操作者から穿刺針１２の撮影開始要求を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ２０１）。ここで、撮影開始要求を受け付けない場合には（ステップＳ２０１否定）、超音波診断装置２は、待機状態となる。

一方、撮影開始要求を受け付けた場合には（ステップＳ２０１肯定）、画像生成部１４０は、超音波プローブ１０が被検体Ｐを３次元で走査することによりＢモード処理部１２０から得られるＢモードデータを用いて、断面画像を生成する（ステップＳ２０２）。続いて、制御部２７０の検出部１７１は、画像生成部１４０によって生成された複数の断面画像から、穿刺針１２を表す画素が含まれる穿刺針画像を検出する（ステップＳ２０３）。

続いて、進行角検出部２７１は、検出部１７１によって検出された穿刺針画像を用いて、進行角度を検出する（ステップＳ２０４）。続いて、画像生成制御部２７２は、Ｂモード処理部１２０によって生成されたボリュームデータから生成する断面画像の断面方向を、進行角検出部２７１によって検出された進行角度に変更するように画像生成部１４０を制御する（ステップＳ２０５）。これにより、画像生成部１４０は、変更後の進行角度により切断された断面画像を生成する。

そして、超音波診断装置２は、撮影終了要求を操作者から受け付けたか否かを判定し（ステップＳ２０６）、撮影終了要求を受け付けなかった場合（ステップＳ２０６否定）、ステップＳ２０２に戻る。一方、超音波診断装置２は、撮影終了要求を受け付けた場合（ステップＳ２０６肯定）、処理を終了する。

上述したように、第２の実施形態に係る超音波診断装置２は、被検体Ｐの複数の断面画像を生成する画像生成部１４０と、画像生成部１４０によって生成された複数の断面画像から穿刺針１２を表す画素が含まれる穿刺針画像を検出する検出部１７１と、検出部１７１によって検出された複数の穿刺針画像を用いて、穿刺針１２の進行角度を算出する進行角検出部２７１と、断面画像の断面方向を、進行角検出部２７１によって検出された進行角度に変更するように画像生成部１４０を制御する画像生成制御部２７２とを有する。

これにより、第２の実施形態に係る超音波診断装置２は、穿刺針１２が被検体Ｐ内において基準断面から離れる方向に曲がった場合であっても、断面画像に含まれる穿刺針１２の領域を拡大させることができる。また、第２の実施形態に係る超音波診断装置２は、穿刺針１２が基準断面から離れるほど、断面画像の断面方向にターゲット部位Ｔ１０が含まれなくなるので、断面画像にターゲット部位Ｔ１０が描出されなくなる。このため、医師等の操作者は、断面画像にターゲット部位Ｔ１０が描出されなくなり始めた場合に、穿刺針１２がターゲット部位Ｔ１０へ向かっていないことを確認できる。

また、第１の実施形態に係る超音波診断装置１と第２の実施形態に係る超音波診断装置２とを組み合わせ場合には、断面画像の断面方向を進行角度に合わせるとともに、複数の穿刺針画像を重畳した表示用画像を生成することができるので、少数の穿刺針画像を重畳した表示用画像を生成することができる。この結果、生体組織が穿刺針１２の上に重なって表示されることを防止することができ、穿刺針１２が明瞭に描出された超音波画像を生成することができる。

なお、上記第２の実施形態では、超音波プローブ１０が２次元超音波プローブである例を用いて説明したが、第２の実施形態は、超音波プローブ１０がメカニカルスキャンプローブである場合にも適用することができる。図１８を用いて具体的に説明する。図１８は、メカニカルスキャンプローブによる走査の一例を示す図である。

図１８に示した例において、穿刺針１２が挿入される前は、ＢモードデータＢ１０から生成される断面画像が基準断面画像であったものとする。このとき、図１５に例示したように、被検体Ｐに挿入された穿刺針１２の進行方向と挿入方向とのなす角度が「θ」になったものとする。かかる場合に、画像生成制御部２７２は、基準断面画像の断面方向が「θ」になるように画像生成部１４０を制御する。すなわち、図１８に示した例の場合には、進行角検出部２７１によって検出された進行角度が「θ」である場合に、画像生成制御部２７２は、基準断面画像がＢモードデータＢ６０から生成されるように、画像生成部１４０を制御する。

また、上記第１及び第２の実施形態では、検出部１７１が、画像生成部１４０によって生成された複数の断面画像から、穿刺針１２を表す画素（輝度）が含まれる断面画像を検出する例を示した。言い換えれば、上記の検出部１７１は、断面画像に含まれる高輝度体の位置情報を取得することで、穿刺針１２の挙動を検出する。ここで、被検体Ｐに穿刺針１２を挿入すると、穿刺針１２の移動に伴って、被検体Ｐ内の生体組織も移動する。したがって、検出部１７１は、時相の異なる複数の断面画像から、被検体Ｐ内における生体組織の移動量を算出し、算出した移動量が所定の閾値以上である生体組織を含む断面画像を穿刺針画像として検出してもよい。

また、上記第１の実施形態において、検出部１７１が、画像生成部１４０によって超音波画像が生成される際に用いられたボリュームデータのうち穿刺針データを検出する例について説明した。しかし、検出部１７１は、ボリュームデータから、被検体Ｐ内における生体組織の移動量を算出し、算出した移動量が所定の閾値以上であるデータ領域を穿刺針データとして検出してもよい。

なお、生体組織の移動を検出する処理は、上記例に限られない。例えば、超音波診断装置１及び２は、組織ドプラ法によって各組織の移動情報を取得してもよい。また、超音波診断装置１及び２は、超音波エラストグラフィを用いて、被検体Ｐ内の生体組織の動きを判定し、組織が移動している部位に穿刺針１２が進行していることを検出することもできる。

また、上記第１及び第２の実施形態では、検出部１７１は、画像生成部１４０によって生成された複数の断面画像を用いて穿刺針１２の挙動を検出する例を示した。しかし、検出部１７１は、Ｂモード処理部１２０によって生成されるボリュームデータや、スキャンコンバート後のボリューム画像から、穿刺針１２を表す画素が含まれる位置情報を取得することで、穿刺針１２の挙動を検出してもよい。具体的には、検出部１７１は、３次元空間の直交座標により各情報が配置されるボリュームデータやボリューム画像から、穿刺針１２を表す画素が含まれる３次元空間座標を取得することで、穿刺針１２の３次元的な挙動を検出することができる。

また、上記第１及び第２の実施形態では、超音波プローブ１０に穿刺アダプタ１１及び穿刺針１２が取り付けられる例を示したが、上記第１及び第２の実施形態は、穿刺アダプタ１１及び穿刺針１２が取り付けられていない超音波プローブ１０を有する超音波診断装置にも適用することができる。すなわち、上記第１及び第２の実施形態は、医師が直接穿刺針１２を被検体Ｐに挿入する場合にも適用することができる。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、超音波画像のうち穿刺針が描出される穿刺針画像を検出する検出部と、検出部によって検出された穿刺針画像を用いて、穿刺針が描出された表示用画像を生成するように制御する画像生成制御部とを有することにより、穿刺針が明瞭に描出された超音波画像を生成することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 超音波診断装置
１０ 超音波プローブ
１２ 穿刺針
１００ 装置本体
１４０ 画像生成部
１７１ 検出部
１７２ 画像生成制御部

Claims (7)

1. 複数の走査断面に対する超音波走査を超音波プローブに実行させることによって得られた反射波信号に基づいて、前記複数の走査断面それぞれに対する複数の超音波画像を生成する画像生成部と、
   前記画像生成部によって生成された前記複数の超音波画像のうち、被検体に刺入された穿刺針が描出された超音波画像を、穿刺針画像として検出する検出部と、
   前記検出部によって検出された前記穿刺針画像が１つのみ存在する時相においては該穿刺針画像を表示用画像とし、また前記穿刺針画像が複数存在する時相においては該複数の穿刺針画像を重畳させて表示用画像とし、これらの表示用画像を時系列の順に表示するように前記画像生成部を制御する画像生成制御部と
   を有することを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記複数の走査断面が略平行であ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. 前記複数の超音波画像は、前記超音波プローブが走査断面を揺動することにより得られることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
4. 前記検出部は、
   前記穿刺針画像を用いて前記穿刺針が現に進行している進行方向を算出し、算出した進行方向と予め想定されている前記穿刺針の前記被検体に対する挿入方向とのなす進行角度を検出し、
   前記画像生成制御部は、
   前記超音波画像の断面方向を前記検出部によって検出された進行角度に基づいて変更させるとともに、該断面方向における超音波画像を用いて前記表示用画像を生成するように前記画像生成部を制御する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
5. 前記検出部は、
   前記画像生成部によって生成された複数の超音波画像から前記穿刺針を表す輝度が含まれる超音波画像を前記穿刺針画像として検出する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
6. 前記検出部は、
   前記超音波プローブが被検体に当接される当接位置、前記超音波プローブの前記被検体への挿入方向、及び、前記穿刺針の前記被検体内における位置に基づいて、前記複数の超音波画像のうち前記穿刺針を表す輝度を検出する対象範囲を変動させる
   ことを特徴とする請求項５に記載の超音波診断装置。
7. 前記検出部は、
   前記画像生成部によって生成された複数の超音波画像から生体組織の移動量を算出し、算出した移動量が所定の閾値以上である生体組織を含む超音波画像を前記穿刺針画像として検出する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の超音波診断装置。

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