JP5885189B2 - 超音波診断装置および超音波診断用プログラム - Google Patents
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Description
(1)超音波診断装置の構成
図1には、本発明の第1実施形態に係る超音波診断装置の構成が示されている。この超音波診断装置は、被検体の断層画像を表示するBモード、治療用超音波の焦点を示す画像を断層画像に重ねて表示する焦点観測モード、または治療部位に超音波を照射して組織を破壊する治療モードのいずれかのモードで動作する。すなわち、この超音波診断装置では、断層画像による診断を行うと共に、高密度焦点式超音波療法による治療を行うことが可能である。
Bモードにおいては、治療観測両用プローブ10が備える観測用コンベックスプローブ26および複数のHIFU振動子28のうち、観測用コンベックスプローブ26が用いられる。観測用コンベックスプローブ26による送受信ビームの一次元走査面40が観測面となり、その観測面における断層画像がモニタ20に表示される。そのため、治療観測両用プローブ10は、観測用コンベックスプローブ26の一次元走査面40が、被検体の観測面に一致する姿勢で支持される。
(3−1)焦点観測モードの概要
焦点観測モードの動作は、操作パネル22において焦点観測モードの設定操作が行われることで実行される。焦点観測モードにおいては、観測用コンベックスプローブ26を用いた断層画像処理と、観測用コンベックスプローブ26および複数のHIFU振動子28を用いた反射分布画像処理とが実行される。
反射分布画像処理について説明する。治療用送信部34は、焦点観測用のパルス変調信号を各HIFU振動子28に所定周期で繰り返し出力する。これによって各HIFU振動子28は、HIFU焦点Fに向けて焦点観測用のパルス超音波を所定周期で繰り返し送信する。この焦点観測用の超音波は、被検体の組織を壊死に至らしめることのない強度の超音波である。すなわち、治療用送信部34から出力される焦点観測用のパルス変調信号の強度は、焦点観測用のパルス超音波の強度が、被検体の組織を壊死に至らしめることのない強度となるよう設定されている。
輝度平均値に基づく焦点探索画像について説明する。焦点探索部38Aは、反射分布画像を複数の関心領域に区切った場合における各関心領域について、輝度値の平均値、すなわち、画素値の平均値を求める。図4には、反射分布画像が複数の関心領域ROIに区切られた様子が概念的に示されている。反射分布画像に対する各関心領域ROIの区切りは図4に示されるものよりも細かくしてもよいし、粗くしてもよい。
次に、空間周波数解析に基づく焦点探索画像について説明する。焦点探索部38Aは、上記のようにして求められた反射分布画像データに対し、空間周波数解析に基づくフィルタ処理を施し、焦点探索画像データを求める。このフィルタ処理は、次のようにして実行される。
治療モードにおいては、各HIFU振動子28が治療用の超音波を送信し、治療部位に治療用の超音波を照射する。治療用の超音波は、被検体組織を壊死に至らしめる強度の超音波である。治療モードの動作は、操作パネル22において治療モードの設定操作が行われることで実行される。治療用送信部34は、中央処理部14の制御に基づき、治療用の連続波信号を各HIFU振動子28に出力する。これによって、各HIFU振動子28は、治療用の連続波の超音波を送信する。
(1)3次元超音波診断装置の構成
図6には第2実施形態に係る3次元超音波診断装置の構成が示されている。図1に示される構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。3次元超音波診断装置は、3次元Bモード、3次元焦点観測モード、または治療モードのいずれかのモードで動作し、被検体内の3次元空間に対する処理が可能である。第1実施形態に係る超音波診断装置と同様、各モードの動作は、操作パネル22において各モードについての設定操作が行われることで実行される。
3次元Bモードにおいては、HIFUヘッド部52が備える観測用3次元プローブ56およびHIFU振動子アレイ58のうち、観測用3次元プローブ56が用いられる。3次元Bモードにおいては、繰り返し行われる一次元走査ごとに、所定の刻み角度で走査面の揺動角を変化させ、被検体内の3次元空間に亘って複数の断層画像データを取得する。ここで揺動角は、観測用3次元プローブ56において定義された揺動軸62を中心軸とした、一次元走査面40の回転角である。
3次元焦点観測モードにおいては、3次元Bモードと同様の動作によって複数の断層画像を取得する断層画像処理と、被検体内の3次元空間に亘って複数の反射分布画像を取得する反射分布画像処理とが時分割で行われる。焦点観測モードによって取得される断層画像データ、および反射分布画像データはフレームメモリ18に記憶される。
各HIFU振動子60とHIFU焦点Fとの位置関係は、被検体内の伝搬速度が均一である場合には一定となる。しかし、超音波の伝搬速度が他の組織とは異なる不連続媒体組織が存在すると、不連続媒体組織と他の組織との境界において超音波が屈折し、各HIFU振動子60とHIFU焦点Fとの位置関係が変化する。この場合、治療部位にHIFU焦点Fを合わせる操作が困難となる場合がある。そこで、本実施形態に係る3次元超音波診断装置は、HIFU焦点Fの位置を目標位置に合わせる制御を実行する。
Claims (11)
- 被検体内に位置させた焦点に向けて超音波を送信する治療用送信部と、
前記治療用送信部から送信され前記被検体内で反射した超音波を、受信ビームを走査しながら受信する受信部と、
前記受信部において受信された超音波に基づいて、前記受信ビームの走査面における超音波反射分布データを生成する反射分布データ生成部と、
前記超音波反射分布データに基づいて、前記焦点の位置を表す焦点探索画像データを求める焦点探索部と、
を備え、
前記焦点探索部は、
前記超音波反射分布データに対し、前記走査面を複数の領域に区切って形成される各関心領域についてのフーリエ変換を施し、各関心領域について空間周波数分布を求めるフーリエ変換手段と、
各関心領域における画素値を、各関心領域について求められた空間周波数分布に応じた画素値に設定して前記焦点探索画像データを求める探索画像データ取得手段と、
を備えることを特徴とする超音波診断装置。 - 請求項1に記載の超音波診断装置において、
前記焦点探索部は、
前記超音波反射分布データに基づいて、前記走査面を複数の関心領域に区切った場合における各関心領域について、画素値の統計値を求める統計値演算手段を備え、
前記超音波反射分布データに対するフィルタ処理であって、各関心領域における画素値を、各関心領域について求められた前記統計値に応じた画素値に設定するフィルタ処理を実行することを特徴とする超音波診断装置。 - 請求項1または請求項2に記載の超音波診断装置において、
前記治療用送信部は、複数の超音波振動子を備え、
前記超音波診断装置は、さらに、
前記焦点探索画像データに基づいて前記焦点の位置を求める焦点位置決定部と、
前記焦点位置決定部によって求められた前記焦点の位置と目標焦点位置との差異に基づいて各超音波振動子に与える信号の遅延時間を制御し、前記焦点の位置を前記目標焦点位置に近づける焦点位置制御部と、
を備えることを特徴とする超音波診断装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の超音波診断装置において、
観測用超音波を被検体に向けて送信し、当該観測用超音波の送信ビームを前記走査面内で走査する観測用送信部を備え、
前記受信部は、
前記観測用超音波の送信ビームと方向を同じくする受信ビームを形成し、前記観測用送信部から送信され前記被検体内で反射した観測用超音波を受信し、
前記超音波診断装置は、さらに、
前記受信部において受信された観測用超音波に基づいて、前記走査面における前記被検体の断層画像データを生成する断層画像データ生成部と、
前記断層画像データに基づく画像に重ねて、前記焦点探索画像データに基づく画像を表示する画像表示部と、
を備えることを特徴とする超音波診断装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の超音波診断装置において、
観測用超音波を被検体に向けて送信し、当該観測用超音波の送信ビームを前記走査面内で走査する観測用送信部を備え、
前記受信部は、
前記観測用超音波の送信ビームと方向を同じくする受信ビームを形成し、前記観測用送信部から送信され前記被検体内で反射した観測用超音波を受信し、
前記超音波診断装置は、さらに、
前記受信部において受信された観測用超音波に基づいて、前記走査面における前記被検体の断層画像データを生成する断層画像データ生成部と、
前記断層画像データに基づく画像に重ねて、前記超音波反射分布データに基づく画像を表示する画像表示部と、
を備えることを特徴とする超音波診断装置。 - 被検体内に位置させた焦点に向けて超音波を送信する治療用送信部と、
前記治療用送信部から送信され前記被検体内で反射した超音波を、受信ビームを走査しながら受信する受信部と、
前記受信部において受信された超音波に基づいて、前記受信ビームの走査面における超音波反射分布データを生成する反射分布データ生成部と、
前記超音波反射分布データに基づいて、前記焦点の位置を表す焦点探索データを求める焦点探索部と、
を備え、
前記焦点探索部は、
前記超音波反射分布データに対し、前記走査面を複数の領域に区切って形成される各関心領域についてのフーリエ変換を施し、各関心領域について空間周波数分布を求めるフーリエ変換手段と、
各関心領域に対応する値を、各関心領域について求められた空間周波数分布に応じた値に設定して前記焦点探索データを求める焦点探索データ取得手段と、
を備えることを特徴とする超音波診断装置。 - 請求項6に記載の超音波診断装置において、
前記焦点探索部は、
前記超音波反射分布データに基づいて、前記走査面を複数の関心領域に区切った場合における各関心領域について統計値を求める統計値演算手段を備え、
前記超音波反射分布データに対するフィルタ処理であって、各関心領域に対応する値を、各関心領域について求められた前記統計値に応じた値に設定するフィルタ処理を実行することを特徴とする超音波診断装置。 - 請求項6または請求項7に記載の超音波診断装置において、
前記治療用送信部は、複数の超音波振動子を備え、
前記超音波診断装置は、さらに、
前記焦点探索データに基づいて前記焦点の位置を求める焦点位置決定部と、
前記焦点位置決定部によって求められた前記焦点の位置と目標焦点位置との差異に基づいて各超音波振動子に与える信号の遅延時間を制御し、前記焦点の位置を前記目標焦点位置に近づける焦点位置制御部と、
を備えることを特徴とする超音波診断装置。 - 請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の超音波診断装置において、
前記反射分布データ生成部は、前記受信部において受信された超音波の高次調波成分に基づいて、前記受信ビームの走査面における超音波反射分布データを生成することを特徴とする超音波診断装置。 - 被検体内に位置させた焦点に向けて超音波を送信する治療用送信部と、
前記治療用送信部から送信され前記被検体内で反射した超音波を、受信ビームを走査しながら受信する受信部と、
前記受信部において受信された超音波に対する演算処理を実行するプロセッサと、
を備える超音波診断装置に読み込まれる超音波診断用プログラムであって、
前記プロセッサに、
前記受信部において受信された超音波に基づいて、前記受信ビームの走査面における超音波反射分布データを生成する反射分布データ生成処理と、
前記超音波反射分布データに基づいて、前記焦点の位置を表す焦点探索画像データを求める焦点探索処理と、
を実行させ、
前記焦点探索処理は、
前記超音波反射分布データに対し、前記走査面を複数の領域に区切って形成される各関心領域についてのフーリエ変換を施し、各関心領域について空間周波数分布を求めるフーリエ変換処理と、
各関心領域における画素値を、各関心領域について求められた空間周波数分布に応じた画素値に設定して前記焦点探索画像データを求める探索画像データ取得処理と、
を含むことを特徴とする超音波診断用プログラム。 - 被検体内に位置させた焦点に向けて超音波を送信する治療用送信部と、
前記治療用送信部から送信され前記被検体内で反射した超音波を、受信ビームを走査しながら受信する受信部と、
前記受信部において受信された超音波に対する演算処理を実行するプロセッサと、
を備える超音波診断装置に読み込まれる超音波診断用プログラムであって、
前記プロセッサに、
前記受信部において受信された超音波に基づいて、前記受信ビームの走査面における超音波反射分布データを生成する反射分布データ生成処理と、
前記超音波反射分布データに基づいて、前記焦点の位置を表す焦点探索データを求める焦点探索処理と、
を実行させ、
前記焦点探索処理は、
前記超音波反射分布データに対し、前記走査面を複数の領域に区切って形成される各関心領域についてのフーリエ変換を施し、各関心領域について空間周波数分布を求めるフーリエ変換処理と、
各関心領域に対応する値を、各関心領域について求められた空間周波数分布に応じた値に設定して前記焦点探索データを求める焦点探索データ取得処理と、
を含むことを特徴とする超音波診断用プログラム。
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