JP5835903B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
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Description
実施形態に係る超音波診断装置の構成の一例を説明する。図1に示すように、実施形態に係る超音波診断装置は、超音波プローブ1と、送信部2と、受信部3と、信号処理部4と、画像生成部5と、表示制御部6と、表示部7と、制御部8と、入力部9と、記憶部10と、検出部11と、選択部12と、生成部13とを有する。送信部2、受信部3、信号処理部4、画像生成部5及び表示制御部6をまとめて処理部14と呼ぶ。
超音波プローブ1には、複数の超音波振動子が走査方向に1列に配置された1次元アレイプローブ、又は、複数の超音波振動子が2次元的に配置された2次元アレイプローブが用いられる。また、走査方向に1列に配置された複数の超音波振動子を、走査方向に直交する揺動方向に揺動させる機械式1次元アレイプローブを用いてもよい。超音波プローブ1は被検体に超音波を送信し、被検体からの反射波をエコー信号として受信する。
送信部2は、超音波プローブ1に電気信号を供給して所定の焦点にビームフォームした(つまり送信ビームフォームした)超音波を送信させる。
受信部3は、超音波プローブ1が受信したエコー信号を受信する。受信部3は超音波プローブ1が受信したエコー信号を受信し、そのエコー信号に対して遅延処理を行うことにより、アナログのエコー信号を整相された(つまり受信ビームフォームされた)デジタルのデータに変換する。
信号処理部4はBモード処理部を有する。Bモード処理部は受信信号を受信部3から受けて、受信信号の振幅情報の映像化を行う。具体的には、Bモード処理部は、受信信号に対してバンドパスフィルタ処理を行い、その後、出力信号の包絡線を検波し、検波されたデータに対して対数変換による圧縮処理を施す。
画像生成部5は、信号処理部4から出力された信号処理後の受信信号(超音波ラスタデータ)に基づいて超音波画像データを生成する。画像生成部5は、たとえばDSC(Digital Scan Converter:デジタルスキャンコンバータ)を有する。画像生成部5は、走査線の信号列で表される信号処理後の受信信号を、直交座標系で表される画像データに変換する(スキャンコンバージョン処理)。たとえば、画像生成部5は、Bモード処理部によって信号処理が施された受信信号にスキャンコンバージョン処理を施すことにより、被検体の組織の形態を表すBモード画像データを生成する。画像生成部5は、超音波画像データを表示制御部6に出力する。
表示制御部6は、超音波画像データを画像生成部5から受けて、超音波画像データに基づく超音波画像を表示部7に表示させる。また、表示制御部6は、制御部8による制御を受けて、各種の画面や情報を表示部7に表示させる。
表示部7は、CRTや液晶ディスプレイなどのモニタで構成されている。表示部7は、超音波画像を表示する。また、表示部7は、各種の画面や情報を表示する。
制御部8は、超音波診断装置の各部の動作を制御する。特に、制御部8は、選択部11による選択結果を受けて、処理部14に含まれる各部を制御する。また、制御部8は、記憶部10に対する情報やデータの書き込み及び読み出しを行う。
入力部9は、ユーザによる操作を受けて、その操作内容に応じた信号や情報を制御部8に入力する。特に、入力部9は、被検体の体格情報(詳細は後述する)の入力を行う。制御部8は、この信号や情報を受けて各部を制御する。また、入力部9は、ネットワークやメディアを介して信号や情報の入力を受ける機能を有していてもよい。
記憶部10は、各種の情報やデータ、更にはコンピュータプログラムを記憶する。たとえば、記憶部10は、生成部13により生成された対応情報を記憶する。この対応情報は、実空間における位置と検査条件とを対応付けたものである。対応情報は、たとえばテーブル情報の形式を有する。なお、対応情報は、検査を行う前にその都度生成される。対応情報の生成処理及びこれに基づく制御については後述する。
検出部11は、実空間における超音波プローブ1の位置を検出する。この位置は、超音波プローブ1の向き、つまり超音波の照射方向を含んでいてもよい。その場合、検出部11は、超音波プローブ1によりスキャンされる被検体の断面位置を検出するものとも言える。断面位置は、超音波プローブ1の位置と向きに基づいて求めることができる。また、断面の深度の情報が必要な場合には、身体に対する超音波の深達度の決定要因(たとえば超音波の強度や波長等)を考慮することで、これを算出できる。なお、超音波プローブ1の位置から断面位置を求める処理は、検出部11が行ってもよいし、選択部12や生成部13が行ってもよい。
選択部12は、超音波プローブ1の位置の検出結果を検出部11から受けて、この検出結果に対応する検査条件を対応情報に基づいて選択する。より具体的に説明すると、この実施形態の選択部12は、超音波プローブ1の位置の検出結果を検出部11から受け、この検出結果に対応する検査条件を、入力部9により入力された体格情報と対応情報とに基づいて選択する。選択部12は、選択された検査条件を制御部8に入力する。制御部8は、選択部12から入力された検査条件に基づいて処理部14を制御する。それにより、この検査条件に示す画質条件やアプリケーション種別に基づく処理が実行される。なお、検査条件選択部12の詳細については後述する。
生成部13は、入力部9により入力された情報に基づいて対応情報を生成する。生成部13の詳細については後述する。
対応情報の生成に関する構成について図2を参照しつつ説明する。
対応情報を生成する処理の開始時点では、記憶部10に対応情報は記憶されていない。この処理の開始時点では、図2に示すように、標準座標系リスト101及び検査条件リスト102が既に記憶されている。
前述のように、生成部13は対応情報を生成する。生成部13は、入力部9により入力された情報と、検出部11により検出された超音波プローブ1の位置を表す情報とを受ける。更に、生成部13は、記憶部10に記憶された情報の読み出しを行う。生成部13には、座標変換情報生成部131(第1の生成部)と、検査条件情報生成部132(第2の生成部)とが設けられている。
座標変換情報生成部131は、入力部9から入力された情報に基づいて、図3に示す座標変換情報105(第1の対応情報)を生成する。この実施形態の入力部9は、被検体の体格情報を座標変換情報生成部131に入力する。体格情報とは、被検者の体格を表す情報である。座標変換情報生成部131は、入力された体格情報に基づいて、標準座標系と被検体座標系との間のスケール比を算出する。更に、座標変換情報生成部131は、算出されたスケール比に基づいて、座標変換情報105を生成する。
検査条件情報生成部132は、標準座標系内の領域に対して検査条件を対応付けた検査条件情報106(第2の対応情報)を生成する。この処理は、たとえば検査前の任意のタイミングで行われる。
複数の検査領域が設定された場合、そのいくつかの検査領域が重なりを持つ場合がある。たとえば、胸部全体を或る検査条件で観察した後に、心臓を他の検査条件で観察する場合には、心臓に対する検査領域は胸部全体に対する検査領域に含まれる。また、たとえば心臓を異なる角度から検査する場合、対応する複数の検査領域はその一部が重なりを持つ。このような場合、重なりを持つ検査領域のうちのどの検査領域を優先して観察するか設定できれば便利である。たとえば、重畳領域を共有する2以上の検査領域を設定するとともにその検査順序を設定し、その検査順序に応じて検査条件を逐次に切り換えられれば便利である。以下、このような処理を実現するための構成を説明する。
以上のようにして作成された対応情報は検査時に用いられる。以下、検査時に動作する構成について図3を参照しつつ説明する。図3に示すように、検査開始時には、対応情報100が記憶部10に記憶されている。対応情報100には、座標変換情報105と検査条件情報106が含まれる。なお、座標変換情報105は、実空間における位置と被検体座標系(及び標準座標系)における座標とを対応付けるものである。また、検査条件情報106は、標準座標系内の検査領域と検査条件とを対応付けるものである。したがって、対応情報100を参照することで、標準座標系と被検体座標系との間の座標変換を介して、実空間における位置と検査条件とを対応付けることが可能となる。
選択部12は、検出部11により検出された超音波プローブ1(又はスキャン断面)の位置に対応する検査条件を、対応情報100に基づいて選択する。この処理は、座標特定部121と検査条件選択部122により実行される。
座標変換情報105により、実空間についてあらかじめ設定された標準座標系は、当該被検体の被検体座標系に変換されている。座標特定部121は、検出部11による超音波プローブ1の位置の検出結果を受ける。この検出結果は被検体座標系における座標である。座標特定部121は、この被検体座標系内の座標に対応する標準座標系における座標を、座標変換情報105に基づいて特定する。つまり、座標特定部121は、超音波プローブ1の検出位置を座標変換情報105で変換することにより、標準座標系において当該検出位置に対応する座標を得る。取得された座標の情報は、検査条件選択部122に入力される。
検査条件選択部122は、座標特定部121により取得された座標の情報を受ける。そして、検査条件選択部122は、検査条件情報106に基づいて、この座標が属する標準座標系内の検査領域に対応する検査条件を選択する。この処理は、検査領域を特定する処理と、検査条件を選択する処理とに分けられる。前者は、標準座標系において、座標特定部121により特定された座標が属する検査領域を特定するものである。後者は、検査条件情報106を参照することにより、前者の処理で特定された検査領域に対応する検査条件を特定するものである。
検査中における超音波プローブ1の位置を監視し、その位置の経時的な変化(つまり超音波プローブ1の移動)に伴って検査条件を逐次切り換えることができる。そのために、検出部11は、超音波プローブ1の位置の検出を定期的に行う。位置検出の時間間隔は、超音波プローブ1の位置を実質的にリアルタイムで検出できるように、たとえば超音波プローブ1の移動速度などを考慮して設定される。この時間間隔は、超音波プローブ1の移動速度に影響を与えるファクタに基づき設定できる。このファクタとしては、ユーザの個人差や、検査の熟練度などがある。また、この時間間隔を手動で任意に設定できるようにしてもよい。また、この時間間隔は、所定のデフォルト値であってもよい。このようにして定期的に得られる検出結果は、検出の都度、選択部12に入力される。
処理部14は、前述のように、送信部2、受信部3、信号処理部4、画像生成部5、及び表示制御部6を含んで構成される。各部2〜6は、制御部8による制御の下に、選択部12により選択された検査条件に応じた動作を行う。
この実施形態に係る超音波診断装置の動作の例を説明する。以下、この超音波診断装置が実行する処理を事前処理と検査時の処理とに分けて説明する。また、ユーザインターフェイスの例についても説明する。
事前処理の例を図4に示す。事前処理では、特に、被検体によらない共通の検査条件情報106の生成を行う。事前処理は、たとえば検査前の任意のタイミングで行われる。事前処理を行う際には、ベッドに被検体が載置されている必要はない。事前処理の開始時点では、図2に示すように記憶部10には標準座標系リスト101と検査条件リスト102が記憶されており、未だ対応情報100は記憶されていない。
まず、ユーザは入力部9を操作して設定画面の表示を指示する。この指示を受けた制御部8は、記憶部10にあらかじめ記憶された設定画面のデータ(図示せず)を読み出し、表示部7に設定画面を表示させる。この設定画面は、事前処理に必要な情報を表示したり、情報を入力したりするために用いられるユーザインターフェイスである。
前述のように、設定画面200が表示された段階では、被検者像211、プローブ像212、断面位置像213、検査部位像214及び断面位置像221は表示されていなくてもよい。ユーザは、体位指定部230のボタン231〜234のいずれかをクリックすることで、被検者の体位を指定する。この動作例では、仰臥位ボタン231がクリックされたものとする。
続いて、検査領域の設定がなされる。前述のように、検査領域の設定は、超音波プローブ1又は入力部9(ポインティングデバイス等)を操作しつつ行われる。本動作例では、入力部9を用いて行う場合について説明する。なお、超音波プローブ1を用いる場合には、入力部9で位置を指定する代わりに、検出部11による超音波プローブ1の位置の検出結果を基に検査領域が設定される。
検査領域の設定が完了したら、各検査領域に対して検査条件を割り当てる。そのためにまず、ユーザは、検査領域2221〜2223のうちの1つを指定する。この指定操作は、たとえば所望の検査領域をクリックするものである。
本動作例では、設定された検査領域2221、2222、2223が重畳領域を有するので、必要に応じて優先順位の設定を行う。一例として、ユーザは、任意の検査領域をクリックし、この検査領域の優先順位を優先度上昇ボタン245及び優先度下降ボタン246を用いて設定する。なお、重畳領域がない場合には、このステップS08を行う必要はない。
検査条件情報生成部132は、ステップS03で設定された各検査領域に対し、ステップS04で指定された検査条件と、ステップS05で設定された優先順位とを対応付けることにより、検査条件情報106を生成する。検査条件情報生成部132は、この検査条件情報106を対応情報100として記憶部10に記憶させる。なお、検査において複数の検査条件情報106を選択的に使用する場合には、各検査条件情報106に対してIDを付与し、これらを関連付けて記憶部10に格納する。以上で、本動作例の事前処理の説明を終わる。
検査時の処理の例を図8に示す。ベッド上には、検査用の体位で被検体が配置されている。また、被検体の所定位置(つまり実空間内の基準位置)には、検出部11の検出器が配置されている。制御部8は、記憶部10から検査条件情報106を読み出して選択部12に送る。以下、図7に示す検査領域2221、2222、2223を検査するものとする。優先順位は、検査領域2221が最も高く、次が検査領域2222、最後が検査領域2223であるとする。検査時の処理では、実際の検査に先立って、当該被検者に固有の設定処理を行う。この設定処理は、当該被検者の座標変換情報105を生成するためのものである。
まず、ユーザは入力部9を操作して設定画面200の表示を指示する。この指示を受けた制御部8は、設定画面200を表示させる。
ユーザは、体位指定部230のボタン231〜234のうち、当該被検者の検査時の体位に対応するものをクリックする。制御部8は、指定された体位に対応する被検者像211を全体表示部210に表示させる(図5等を参照)。また、制御部8は、指定された体位に対応する標準座標系を、標準座標系リスト101から選択する。
続いて、基準位置の指定がなされる。基準位置は、標準座標系内の基準座標に対応する実空間内の位置である。この動作例では、検出部11の検出器を被検体の所定位置に配置し、更に、入力部9を操作して、この所定位置を基準位置として確定する。座標変換情報生成部131は、入力部9(又は検出器)からの基準位置情報に基づいて、ステップS22で選択された標準座標系内の基準座標と、実空間内の基準位置(上記所定位置)とを対応付ける。この処理の例として、被検体の臍上に検出器が配置された場合、この臍上の位置と標準座標系の原点とが対応付けられる。
次に、被検体の体格情報が入力される。この動作例の体格情報は、身長情報及び体重情報を含んでいるとする。
前述のように、標準座標系は、標準身長情報及び標準体幅情報(標準体重情報)に基づいて設定されたものである。座標変換情報生成部131は、標準身長情報と身長情報との比を算出し、標準体重情報と体重情報との比を算出する。更に、座標変換情報生成部131は、これらスケール比に基づいて座標変換情報105を生成する。生成された座標変換情報105は、対応情報100として記憶部10に記憶される。
ユーザは、被検体の体表に超音波プローブ1を当てる。このとき、最も優先順位が高い検査領域2221内に超音波プローブ1を当接するのが一般的である。
(S27:断面位置の検出)
検出部11は、超音波プローブ1(つまりスキャン断面)の位置を定期的に検出する。それにより、検出部11は超音波プローブ1の移動を監視する。
選択部12は、ステップ27での検出位置が検出領域2221〜2223のいずれか(この場合、包含関係から検出領域2221)に属するか判定する。検出領域2221に属さないと判定された場合、選択部12は、検出位置が検査領域2221に属すると判断されるまで待機する。ユーザは、検出位置が検査領域2221に属すると判定されるように、超音波プローブ1を移動させる。なお、この場合において、所定の検査条件を設定するようにしてもよい。また、検査対象が検査領域2221〜2223だと事前に特定されている場合には、たとえば優先順位が最も高い検査領域2221に対応する検査条件を選択するようにしてもよい。
選択部12により選択された検査条件は、制御部8に入力される。制御部8は、この検査条件に基づいて処理部14を制御する。それにより、検査領域2221に対応する検査条件で、検査領域2221の検査を行うことができる。この段階では検査は継続される(S30:NO、S31:NO)。
この実施形態に係る超音波診断装置の効果について説明する。
上記した実施形態の変形例を説明する。以下の変形例は、超音波プローブ1の移動に伴う検査条件の切り換えに関する。
2 送信部
3 受信部
4 信号処理部
5 画像生成部
6 表示制御部
7 表示部
8 制御部
9 入力部
10 記憶部
100 対応情報
101 標準座標系リスト
102 検査条件リスト
105 座標変換情報
106 検査条件情報
11 検出部
12 選択部
121 座標特定部
122 検査条件選択部
13 生成部
131 座標変換情報生成部
132 検査条件情報生成部
14 処理部
200 設定画面
210 全体表示部
220 設定操作部
230 体位指定部
240 ボタン部
Claims (13)
- 被検体に対して超音波を送受信する超音波プローブを有し、前記超音波プローブによる受信結果に基づいて前記被検体内の画像を生成して表示する超音波診断装置であって、
実空間における前記超音波プローブの位置を検出する検出部と、
前記検出部によって検出された前記超音波プローブの位置を、所定の座標系における位置に対応付けるための座標変換情報を生成する座標変換情報生成部と、
前記所定の座標系における複数の検査領域それぞれに対応する検査条件を記憶する記憶部と、
前記複数の検査領域の中から、優先する1つの検査領域を設定するための入力部と、
前記検出部によって検出された前記超音波プローブの位置、前記座標変換情報生成部によって生成された前記座標変換情報、および前記入力部によって設定された前記優先する検査領域に基づいて、前記優先する検査領域に対応する検査条件を選択する選択部と、
前記選択された検査条件に基づいて処理を行う処理部と、
を備えた超音波診断装置。 - 被検体に対して超音波を送受信する超音波プローブを有し、前記超音波プローブによる受信結果に基づいて前記被検体内の画像を生成して表示する超音波診断装置であって、
実空間における前記超音波プローブの位置を定期的に検出する検出部と、
前記検出部によって検出された前記超音波プローブの位置を、所定の座標系における位置に対応付けるための座標変換情報を生成する座標変換情報生成部と、
前記所定の座標系における、複数の検査領域それぞれに対応する検査条件を記憶する記憶部と、
前記複数の検査領域のうちの第1の領域と第2の領域とが境界を共有する場合において、検出された前記超音波プローブの位置に対応する検査領域が前記第1の領域から前記第2の領域に切り換わった後、当該位置に対応する座標と、前記境界との距離が所定距離以上であるか判定し、前記距離が所定距離以上になったことに対応して前記第2の領域に対応する検査条件を選択する選択部と、
前記選択された検査条件に基づいて処理を行う処理部と、
を備えた超音波診断装置。 - 前記入力部は、被検体の体格情報をさらに入力し、
前記検査条件は、画質条件及び/又はアプリケーション種別を含み、
前記記憶部は、前記検査領域それぞれと、前記検査条件とを対応付けた対応情報を記憶し、
前記対応情報は、
前記実空間における位置と前記被検体に対して設定された、前記所定の座標系としての被検体座標系における座標とを対応付けた第1の対応情報と、
あらかじめ設定された標準座標系内の複数の領域のそれぞれに対して前記検査条件を対応付けた第2の対応情報と、を含み、
前記選択部は、
前記第1の対応情報及び前記入力された体格情報に基づいて、前記検出部により検出された位置に対応する前記標準座標系における座標を特定する座標特定部と、
前記第2の対応情報に基づいて、前記特定された座標が属する前記標準座標系内の領域に対応する検査条件を選択する検査条件選択部と、
を備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。 - 前記記憶部は、
複数の前記検査条件と、
前記実空間における位置と前記被検体に対して設定された、前記所定の座標系としての被検体座標系における座標とを対応付けた第1の対応情報と、
あらかじめ設定された標準座標系内の複数の領域のそれぞれに対して前記検査条件を対応付けた第2の対応情報と、をあらかじめ記憶し、
前記入力部は、あらかじめ設定された標準座標系における基準座標に対応する前記実空間内の基準位置情報を更に入力し、
前記検出部により検出された前記超音波プローブの位置及び前記入力された基準位置情報に基づいて前記標準座標系内の領域を特定し、この領域に対して前記複数の検査条件のいずれかを対応付けることにより前記第2の対応情報を生成する第2の生成部を更に備える、
ことを特徴とする請求項3に記載の超音波診断装置。 - 前記入力部は、前記複数の検査領域のうち重畳領域を有する2以上の領域について、前記優先する1つの検査領域を選択するための優先順位を入力し、
前記第2の生成部は、この入力された優先順位を前記2以上の領域に対応付けて前記第2の対応情報を生成し、
前記検査条件選択部は、前記検出部により検出された位置に対応する座標が前記重畳領域に属する場合に、前記2以上の領域のうち前記優先順位が最も高い領域に対応する検査条件を選択する、
ことを特徴とする請求項4に記載の超音波診断装置。 - 前記座標特定部は、前記第1の対応情報に基づいて、前記検出された位置に対応する前記被検体座標系における座標を特定し、前記体格情報に基づいて、該特定された前記被検体座標系における座標に対応する前記標準座標系における座標を特定する、
ことを特徴とする請求項3に記載の超音波診断装置。 - 前記検出部は、前記位置の検出を定期的に行い、
前記選択部は、前記検出部により前記位置が検出される度に前記検査条件の選択を行い、
前記処理部は、前記選択部により前回と異なる新たな検査条件が選択されたことに対応し、前記新たな検査条件に基づく処理を開始する、
ことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の超音波診断装置。 - 前記入力部は、あらかじめ設定された標準座標系における基準座標に対応する前記実空間内の基準位置情報と、前記被検体の体格情報とを入力し、
前記入力された基準位置情報及び体格情報に基づいて前記対応情報を生成する生成部を更に備える、
ことを特徴とする請求項3に記載の超音波診断装置。 - 前記入力された体格情報と前記標準座標系とに基づいて前記被検体座標系を設定し、該設定された被検体座標系に基づいて前記第1の対応情報を生成する第1の生成部を更に備える、
ことを特徴とする請求項3に記載の超音波診断装置。 - 前記第1の生成部は、前記入力された体格情報に基づいて前記標準座標系のスケールを変更することにより前記被検体座標系を設定する、
ことを特徴とする請求項9に記載の超音波診断装置。 - 前記標準座標系のスケールは、標準身長情報及び標準体幅情報に基づきあらかじめ設定され、
前記入力部は、前記体格情報として、前記被検体の身長情報及び体幅情報を入力し、
前記第1の生成部は、前記標準身長情報と前記身長情報との比、及び、前記標準体幅情報と前記体幅情報との比を算出し、これら比の値に基づいて前記スケールの変更を行う、
ことを特徴とする請求項10に記載の超音波診断装置。 - 前記記憶部は、複数の体位に対応する複数の前記標準座標系をあらかじめ記憶し、
前記入力部は、前記被検体の体位情報を更に入力し、
前記第1の生成部は、前記入力された体位情報に対応する標準座標系を前記複数の標準座標系のうちから選択し、この選択された標準座標系に基づいて前記被検体座標系を設定し、この被検体座標系についての前記第1の対応情報を生成する、
ことを特徴とする請求項9〜請求項11のいずれか一項に記載の超音波診断装置。 - 前記検出部は、磁気センサ又は光学センサを含む、
ことを特徴とする請求項1〜請求項12のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
Priority Applications (3)
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