JP6144131B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態に係る超音波診断装置1のブロック構成図を示している。同図に示す超音波診断装置1は、超音波プローブ12、入力装置13、モニター14、超音波送信ユニット21、超音波受信ユニット22、Bモード処理ユニット23、ドプラ処理ユニット24、RAWデータメモリ25、ボリュームデータ生成ユニット26、画像処理ユニット28、表示処理ユニット30、制御プロセッサ(CPU)31、記憶ユニット32、インターフェースユニット33を具備している。また、本実施形態に係る超音波診断装置1は、生体光計測装置4を実現するための光プローブ40及び光計測処理ユニット42と、超音波プローブ12の配置操作を支援するための支援情報を生成する支援情報生成ユニット44と、をさらに具備する。
次に、本超音波診断装置が有する超音波プローブ操作支援機能について説明する。本機能は、超音波プローブ12と被検体表面との密着度、被検体内の異常部位の三次元的方位及び距離(接近度)、の少なくとも一方を計算し、その結果に基づいて、被検体及び診断対象部位に対し超音波プローブ12の位置、向き、姿勢、加圧度等をより好適に誘導するための支援情報を生成し出力することで、超音波プローブ操作を支援するものである。
まず、光検出部401と被検体表面との密着度の測定処理について説明する。ここで、密着度とは、光検出部401と生体表面の間隙に存在する空気層の厚みと光路に占める断面積比率に関わる量である。理想的には空気層がない、若しくは厚みが検出光の波長以下かつ被覆率0.1%以下が望まれる。
次に、異常部位の三次元的方位及び距離の測定処理について説明する。図5(a)、(b)、(c)は、異常部位の三次元的方位及び距離の測定処理を説明するための図である。図6は、異常部位の三次元的方位及び距離の測定処理に用いる光照射部400及び光検出部401a〜dの配置例を示した図である。なお、図5(a)、(b)、(c)のそれぞれにおいて、上段には図6のA−A断面図を、下段には光照射部400、光検出部401の各検出面の被検体表面への投影図を、異常部位を吸収体として、それぞれ示している。
図7は、乳がん検査における乳房への密着度、異常部位の三次元的方位及び距離を測定した場合において、モニター14に表示される支援情報の一例である。同図の例は、超音波送受信面120の乳房表面への密着度を画像の濃淡で表示すものであり、例えば画面で右下の暗い部分は相対的に信号強度が低い領域を示している。また、同図右側の異常部位の推定深度表示がゼロ位置であることは、強度低下原因が表面にあることを示す。両表示から、信号強度が低い領域でプローブが生体表面から浮いていることを示唆しているのがわかる。操作者は、表示された支援情報の誘導に従い、暗い部分が他の領域と同じ明るさになるように、プローブの右下側を強く押す操作を行う。
次に、超音波プローブ12に対する光照射部400及び光検出部401の配置の変形例について説明する。
図19は、第2の実施形態に係る超音波診断装置1が有する生体光計測装置4のブロック構成図である。本実施形態に係る超音波診断装置1においては、光源420は、異常部位が吸収する特定波長の光を発生するものとし、当該光を用いて密着度の計算、異常部位の三次元的方位等の特定を行う。また、演算回路426において超音波撮像系から超音波画像を取り込み、例えば、超音波画像上の輝度値の変化に基づいて超音波走査領域画像における異常部位の位置を推定し、当該推定された位置を利用することで、生体光計測における位置精度の向上と部位の異常性の接密検定を行う。この様に生体光計測系と超音波撮像系とを併用することで、密着度の計算、異常部位の三次元的方位等の特定をより正確に行うことが可能となる。
図20は、第3の実施形態に係る超音波診断装置1が有する生体光計測装置4のブロック構成図である。同図に示す生体光計測装置4は、異常部位の吸収が小さく被検体の透過性が高い波長光を発生する光源420aと、異常部位で吸収される特定波長光を発生する光源420bとの2光源と、両光源の光を混合する光ミキサー421と、を具備する構成となっている。この構成では、被検体の透過性の高い波長と特定波長の検出光量を相対比較することで、光検出部401の密着度と異常部位に因る吸収の効果とを切り分けている。さらに、被検体を透過する波長の検出光量で特定波長の検出光量を規格化することで、超音波プローブ12と被検体との密着度バラツキに因る測定誤差を低減できる。
図22は、第4の実施形態に係る超音波診断装置1が有する生体光計測装置4のブロック構成図である。同図に示す生体光計測装置4は、図20に示した例に加えて、超音波撮像によって取得された超音波画像を光学計算にデータとして取り込み、位置精度の向上と部位の異常性の精密検定を可能としている。本実施形態では、密着度に関わるプローブの誘導、異常部位への超音波プローブ12の誘導、超音波画像の撮像、精密光学測定、超音波画像と光学データのリンクと再計算、修正画像形成の順で測定が完了する。なお、図22に示した例では、超音波プローブ12の誘導には通常簡易計算回路としての演算回路426aを使用するが、信号強度が高い場合には精密計算用演算回路としての演算回路426bを選択しても良い。
第5の実施形態に係る超音波診断装置1は、被検体内の異常部位の位置、大きさをさらに迅速に計算し、超音波画像上に明示的に表示可能なものである。
図27は、本実施形態に係る超音波診断装置1のプローブを被検体接触面側から見た図であり、光照射部400及び光検出部401の配置の変形例1を示した図である。光照射部400は、超音波送受信面120の長手方向の中心軸上Cに配列され、(二波長ではなく)特定の一波長の光を照射する。また、4対(4組)の光検出部401が、超音波送受信面の長手方向の中心軸Cを対称軸として設けられている。これにより、二波長の光を使うことなく、異常部位の位置及び大きさ、光学的吸収係数(k)の情報を得ることが可能となる。
図28は、本実施形態に係る超音波診断装置1のプローブを被検体接触面側から見た図であり、光照射部400及び光検出部401の配置の変形例2を示した図である。同図に示すように、二つの光照射部400が、超音波送受信面120の長手方向の中心軸上Cの異なる位置に隣接して配置されている。また、二対(二組)の光検出部401が、超音波送受信面の長手方向の中心軸Cを対称軸として設けられている。本変形例によっても、二波長の光を使うことなく、異常部位の位置及び大きさ、光学的吸収係数(k)の情報を得ることが可能となる。また、図23、図25に示した例と比較して、光検出部401の数を、より少なくできるメリットもある。
図29は、本実施形態に係る超音波診断装置1のプローブを被検体接触面側から見た図であり、光照射部400及び光検出部401の配置の変形例3を示した図である。同図に示すように、二つの光照射部400が、超音波送受信面120の長手方向の中心軸上Cに、超音波送受信面120を挟んで配置されている。また、二対(二組)の光検出部401が、超音波送受信面の長手方向の中心軸Cを対称軸として設けられている。本変形例によっても、二波長の光を使うことなく、異常部位の位置及び大きさ、光学的吸収係数(k)の情報を得ることが可能となる。また、変形例2と同じく、図23、図25に示した例と比較して、光検出部401の数を、より少なくできるメリットもある。さらに、光照射部400を超音波プローブ12の両端に配置することで、異常部位を超音波送受信面120の中心軸C上の中央近傍に導きやすくなる長所もある。
既述の各実施形態においては、プローブの異常部位への誘導、或いは好適なプローブの密着度の伝達手段として、例えば図7〜図10に示す表示法、或いは図12に示した音響信号等で伝達する方法等を例示した。しかしながら、実際の撮像時においては、検査者は、超音波画像を観察しながらプローブを移動させることになるため、図7等に示されたプローブ操作の支援情報も同時に注視することは、大きな負担となる場合がある。また、音響信号による伝達は、検査者が画面を見ずに走査誘導を受けられるというメリットがある一方で、被検者が異常音によって不安になるというデメリットが存在する。
図32(a)〜(d)は、プローブが特定された異常部位に接近するに従ってアイコンの色彩等が変化する様子を例示した図である。
生体光計測によって特定された異常部位とプローブとの接近状態を、超音波画像の画面の一部(アイコン等)の明滅周期の変化として示すようにしてもよい。例えば、超音波画像の画面右上に表示されたアイコンAは、生体光計測によって特定された異常部位とプローブとの距離が一定以上である場合には、一定以上の長い周期で明滅する。プローブの異常部位への接近状態を示す情報に従ってプローブが走査され、異常部位とプローブとの距離が縮まるに従って、アイコンAの明滅周期は短くなり、プローブが異常部位に最接近したときには、アイコンAは、最短周期で明滅する。また、超音波送受信面120が異常部位の真上から離れた場合には、アイコンAは、異常部位とプローブとの間の距離に応じて周期を変化させながら明滅する。
図33(a)〜(d)は、プローブが特定された異常部位に接近するに従ってアイコンの表示面積が変化する様子を例示した図である。
図34(a)〜(d)は、プローブが特定された異常部位に接近するに従ってアイコンの表示位置が変化する様子を例示した図である。
図35(a)〜(d)は、プローブが特定された異常部位に接近するに従ってアイコンの揺れの振幅が変化する様子を例示した図である。
図36(a)〜(d)は、プローブが特定された異常部位に接近するに従ってアイコンの形状が変化する様子を例示した図である。
Claims (19)
- 超音波送受信面から被検体に超音波を送信し、前記超音波送受信面を介して前記被検体内において反射された超音波を受信する超音波プローブと、
前記超音波送受信面の周囲において前記超音波送受信面の長手方向の中心軸上に配列され、前記被検体内に少なくとも一つの位置から光を照射する光照射部と、前記超音波送受信面の周囲において前記超音波送受信面の長手方向の中心軸を対称軸として異なる位置に配置され、前記被検体内で反射された光の強度を検出する複数の光検出部と、を有する光プローブと、
前記超音波プローブによって受信された超音波を用いて超音波画像を生成する画像生成ユニットと、
前記各光検出部において検出された光の強度に基づいて、前記被検体内において所定の光吸収係数を示す異常部位の位置及び大きさを計算する計算ユニットと、
前記異常部位の位置及び大きさが示された前記超音波画像を表示する表示ユニットと、
を具備する超音波診断装置。 - 前記被検体内の異常部位の位置及び大きさを、前記複数の光検出部の各位置における光の強度の組み合わせ毎に予め記憶する記憶ユニットをさらに具備し、
前記計算ユニットは、前記各光検出部において検出された光の強度の組み合わせと、前記記憶ユニットに記憶された光の強度の組み合わせと、を比較することで、前記被検体内において所定の光吸収係数を示す異常部位の位置及び大きさを計算すること、
を特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。 - 前記複数の光検出部は、前記超音波送受信面の長手方向の中心軸を対称軸として少なくとも四対設けられていること特徴とする請求項1又は2記載の超音波診断装置。
- 前記光照射部は二箇所以上の位置から光を照射し、
前記複数の光検出部は、前記超音波送受信面の長手方向の中心軸を対称軸として少なくとも二対設けられていること特徴とする請求項1又は2記載の超音波診断装置。 - 前記光照射部は少なくとも二種類の周波数を含む光を照射し、
前記複数の光検出部は、前記超音波送受信面の長手方向の中心軸を対称軸として少なくとも三対設けられていること特徴とする請求項1又は2記載の超音波診断装置。 - 前記計算された異常部位の位置及び大きさに基づいて、前記超音波送受信面の前記異常部位への接近状況を示すための接近情報を生成する接近情報生成ユニットをさらに具備することを特徴とする請求項1乃至5のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
- 前記表示ユニットは、前記超音波画像と共に前記接近情報を表示することを特徴とすることを特徴とする請求項6記載の超音波診断装置。
- 前記接近情報は、前記超音波送受信面と前記異常部位との間の距離に応じて画面の一部の明度を変化させることで、前記超音波送受信面の前記異常部位への接近状況を示すものであることを特徴とする請求項7記載の超音波診断装置。
- 前記接近情報は、前記超音波送受信面と前記異常部位との間の距離に応じて画面の一部の面積を変化させることで、前記超音波送受信面の前記異常部位への接近状況を示すものであることを特徴とする請求項7記載の超音波診断装置。
- 前記接近情報は、前記超音波送受信面と前記異常部位との間の距離に応じて画面の一部の明滅周波数を変化させることで、前記超音波送受信面の前記異常部位への接近状況を示すものであることを特徴とする請求項7記載の超音波診断装置。
- 前記接近情報は、前記超音波送受信面と前記異常部位との間の距離に応じて画面の一部が振動表示する振幅を変化させることで、前記超音波送受信面の前記異常部位への接近状況を示すものであることを特徴とする請求項7記載の超音波診断装置。
- 前記接近情報は、前記超音波送受信面と前記異常部位との間の距離に応じて画面の一部の色相を変化させることで、前記超音波送受信面の前記異常部位への接近状況を示すものであることを特徴とする請求項7記載の超音波診断装置。
- 前記接近情報は、前記超音波送受信面と前記異常部位との間の距離に応じて画面上のアイコンの位置を変化させることで、前記超音波送受信面の前記異常部位への接近状況を示すものであることを特徴とする請求項7記載の超音波診断装置。
- 前記接近情報は、前記超音波送受信面と前記異常部位との間の距離に応じて画面の一部の形状を変化させることで、前記超音波送受信面の前記異常部位への接近状況を示すものであることを特徴とする請求項7記載の超音波診断装置。
- 前記計算ユニットは、前記各光検出部において検出された光の強度に基づいて、前記各光検出部と前記被検体表面との密着度を計算し、
前記計算された密着度に基づいて、前記超音波プローブの操作を支援するための支援情報を生成する支援情報生成ユニットと、
前記支援情報を出力する支援情報出力ユニットと、
をさらに具備することを特徴とする請求項1乃至14のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。 - 前記支援情報は、前記超音波プローブの位置、向き、姿勢、加圧度のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項15記載の超音波診断装置。
- 前記支援情報は、前記複数の光検出部が検出する前記異常部位からの信号強度の和が最大になるように、前記光プローブ及び前記超音波プローブを配置するための情報を含むことを特徴とする請求項15記載の超音波診断装置。
- 前記計算ユニットは、前記超音波画像と前記複数の光検出部が検出する光強度の変化とに基づいて、前記異常部位の位置及び大きさを計算することを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。
- 前記光照射部は、前記異常部位の吸収波長帯である第1の波長成分と、前記異常部位の吸収波長帯を除く第二の波長成分を含む光を照射し、
前記計算ユニットは、前記第1の波長成分に起因する検出光の強度と前記第2の波長成分に起因する検出光の強度とを比較して、前記異常部位の位置及び大きさを計算すること、
を特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。
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