JP6157796B1 - 超音波観測装置 - Google Patents

超音波観測装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6157796B1
JP6157796B1 JP2017519584A JP2017519584A JP6157796B1 JP 6157796 B1 JP6157796 B1 JP 6157796B1 JP 2017519584 A JP2017519584 A JP 2017519584A JP 2017519584 A JP2017519584 A JP 2017519584A JP 6157796 B1 JP6157796 B1 JP 6157796B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ultrasonic
image data
processing unit
transmission
image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2017519584A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2017051742A1 (ja
Inventor
御園　和裕
和裕 御園
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Corp filed Critical Olympus Corp
Application granted granted Critical
Publication of JP6157796B1 publication Critical patent/JP6157796B1/ja
Publication of JPWO2017051742A1 publication Critical patent/JPWO2017051742A1/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/8909—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration
    • G01S15/8915—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/12—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves in body cavities or body tracts, e.g. by using catheters
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00064—Constructional details of the endoscope body
    • A61B1/00071—Insertion part of the endoscope body
    • A61B1/0008—Insertion part of the endoscope body characterised by distal tip features
    • A61B1/00087—Tools
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/08—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings
    • A61B8/0833—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings involving detecting or locating foreign bodies or organic structures
    • A61B8/0841—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings involving detecting or locating foreign bodies or organic structures for locating instruments
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/13—Tomography
    • A61B8/14—Echo-tomography
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/42—Details of probe positioning or probe attachment to the patient
    • A61B8/4272—Details of probe positioning or probe attachment to the patient involving the acoustic interface between the transducer and the tissue
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4477—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device using several separate ultrasound transducers or probes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4483—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/5207—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of raw data to produce diagnostic data, e.g. for generating an image
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/5215—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of medical diagnostic data
    • A61B8/5238—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of medical diagnostic data for combining image data of patient, e.g. merging several images from different acquisition modes into one image
    • A61B8/5246—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of medical diagnostic data for combining image data of patient, e.g. merging several images from different acquisition modes into one image combining images from the same or different imaging techniques, e.g. color Doppler and B-mode
    • A61B8/5253—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of medical diagnostic data for combining image data of patient, e.g. merging several images from different acquisition modes into one image combining images from the same or different imaging techniques, e.g. color Doppler and B-mode combining overlapping images, e.g. spatial compounding
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
    • G01S7/52046—Techniques for image enhancement involving transmitter or receiver
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
    • G01S7/52085—Details related to the ultrasound signal acquisition, e.g. scan sequences

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Gynecology & Obstetrics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

本発明に係る超音波観測装置は、観測対象に対して送信した超音波が観測対象によって反射された超音波エコーを電気信号に変換したエコー信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置であって、観測対象への超音波の送受信処理を制御するとともに、該送受信処理によって得られたエコー信号に基づいて第１の画像データを生成する第１超音波処理部と、第１超音波処理部による送受信処理とは異なるタイミング、かつ第１超音波処理部のフレームレートよりも短いフレームレートの走査方式によって超音波の送受信処理を制御するとともに、得られたエコー信号に基づいて第２の画像データを生成する第２超音波処理部と、第１の画像データおよび第２の画像データを合成する画像合成処理部と、を備えた。

Description

本発明は、超音波を用いて観測対象の組織を観測する超音波観測装置に関する。
観測対象である生体組織または材料の特性を観測するために、超音波を適用することがある。具体的には、観測対象に超音波を送信し、その観測対象によって反射された超音波エコーに基づいて超音波画像を生成し、該生成した超音波画像を表示することで、観測対象の観測を行う。
超音波を用いて生体組織の観察および処置を行う技術として、超音波内視鏡を用いた穿刺吸引細胞診断が知られている。穿刺吸引細胞診断では、超音波内視鏡の挿入部を被検体内に挿入し、被検体内の超音波画像を観察しながら、挿入部内の管路に挿入された穿刺針（生検針）を対象の組織に穿刺し、穿刺針を介して組織を吸引して採取する。穿刺針の超音波像を含む超音波画像を表示する技術として、穿刺針の超音波像を強調表示する技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００４−２０８８５９号公報
ところで、挿入部内の穿刺針は、挿入部の管路内で湾曲して部分的に管路と接触しているため、術者が穿刺針を押しても該管路との静止摩擦力によって針先に力を伝えることが難しい。そこで、術者は、穿刺針を連続的に素早く押し引きすることによって挿入部の先端に対して穿刺針を進退させることで、対象の組織に穿刺針を穿刺して、組織の採取を行っている。この際、超音波画像のフレームレートよりも速い速度で穿刺針を進退させると、超音波画像において穿刺針の動きを捉えることができず、超音波画像からでは穿刺針を確認できない場合があった。この問題を解決するために、超音波画像のフレームレートを上げることが考えられるが、フレームレートを上げると、超音波画像の解像度が低下するため、観察上好ましくない。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、穿刺針を連続的に素早く押し引きした場合であっても、超音波画像の解像度を維持しつつ、穿刺針の動きを捉えることができる超音波観測装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る超音波観測装置は、観測対象に対して送信した超音波が前記観測対象によって反射された超音波エコーを電気信号に変換したエコー信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置であって、前記観測対象への超音波の送受信処理を制御するとともに、該送受信処理によって得られたエコー信号に基づいて第１の画像データを生成する第１超音波処理部と、前記第１超音波処理部による送受信処理とは異なるタイミング、かつ第１超音波処理部のフレームレートよりも短いフレームレートの走査方式によって前記観測対象への超音波の送受信処理を制御するとともに、該送受信処理によって得られたエコー信号に基づいて第２の画像データを生成する第２超音波処理部と、前記第１超音波処理部が生成した前記第１の画像データ、および前記第２超音波処理部が生成した前記第２の画像データを合成して、表示用の画像データを生成する画像合成処理部と、を備えたことを特徴とする。
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記第２超音波処理部は、前記第１超音波処理部が前記第１の画像データのうち１フレーム分に相当するエコー信号を取得する間に、複数の前記第２の画像データを生成することを特徴とする。
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記第１超音波処理部は、前記超音波を送受信して前記エコー信号を出力する超音波プローブに対し、所定の方向に延びるラインごとに走査する第１の送信エコーを生成させる送信信号を出力し、前記第２超音波処理部は、前記超音波プローブに対し、前記第１の送信エコーよりも広範囲な第２の送信エコーを生成させる送信信号を出力することを特徴とする。
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記第２の送信エコーは、二次元的に位相が揃った平面波であることを特徴とする。
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記第２超音波処理部が行う前記第２の画像データの生成処理は、画像強調処理を含むことを特徴とする。
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記第１の画像データをもとに、当該第１の画像データに応じた画像内における前記第２の画像データの描出対象の存在を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に応じて前記第２超音波処理部を動作させるか否かを制御する制御部と、をさらに備えたことを特徴とする。
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記第１および第２の画像データは、各々が、同一の前記超音波プローブにより得られた前記エコー信号に基づき生成されることを特徴とする。
本発明によれば、穿刺針を連続的に素早く押し引きした場合であっても、超音波画像の解像度を維持しつつ、穿刺針の動きを捉えることができるという効果を奏する。
図１は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置を備えた超音波観測システムの構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の実施の形態１に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成の一例を模式的に示す斜視図である。 図３は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の制御による超音波送信タイミングを説明する図である。 図４は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置が行うＢモード画像取得時の超音波エコーに基づく信号の受信パターンの一例を説明する図である。 図５は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置が行う穿刺針画像取得時の超音波エコーに基づく信号の受信パターンの一例を説明する図である。 図６は、本発明の実施の形態１に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成の他の例を模式的に示す斜視図である。 図７は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置が行う穿刺針画像取得時に超音波振動子から送信される超音波を説明する図である。 図８は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の制御により得られる超音波画像を説明する図である。 図９は、本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置を備えた超音波観測システムの構成を示すブロック図である。 図１０は、本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置の制御による超音波送信タイミングを説明する図である。 図１１は、本発明の実施の形態３に係る超音波観測装置を備えた超音波観測システムの構成を示すブロック図である。 図１２は、本発明の実施の形態４に係る超音波観測装置を備えた超音波観測システムの構成を示すブロック図である。
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置を備えた超音波観測システムの構成を示すブロック図である。同図に示す超音波観測システム１は、観測対象である被検体へ超音波を送信し、該被検体で反射された超音波を受信する超音波内視鏡２と、超音波内視鏡２が取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置３と、超音波観測装置３が生成した超音波画像を表示する表示装置４と、を備える。図１に示すブロック図では、実線の矢印が画像データに係る信号の伝送を示し、破線の矢印が制御に係る信号の伝送を示している。
超音波内視鏡２は、可撓性を有する挿入部を有し、この挿入部の先端部に、超音波観測装置３から受信した電気的なパルス信号を超音波パルス（音響パルス）に変換して被検体へ照射するとともに、被検体で反射された超音波エコーを電圧変化で表現する電気的なエコー信号に変換して出力する超音波振動子２１を有する。超音波振動子２１は、コンベックス振動子、リニア振動子およびラジアル振動子のいずれでも構わない。超音波内視鏡２は、超音波振動子２１をメカ的に走査させるものであってもよいし、超音波振動子２１として複数の素子をアレイ状に設け、送受信にかかわる素子を電子的に切り替えたり、各素子の送受信に遅延をかけたりすることで、電子的に走査させるものであってもよい。
超音波内視鏡２は、通常は撮像光学系および撮像素子を有しており、被検体の消化管（食道、胃、十二指腸、大腸）、または呼吸器（気管、気管支）へ挿入され、消化管や呼吸器、その周囲臓器（膵臓、胆嚢、胆管、胆道、リンパ節、縦隔臓器、血管等）の撮像を行うことが可能である。また、その周囲臓器（膵臓、胆嚢、胆管、胆道、リンパ節、縦隔臓器、血管等）を、超音波を用いて撮像することが可能である。また、超音波内視鏡２は、光学撮像時に被検体へ照射する照明光を導くライトガイドを有する。このライトガイドは、先端部が超音波内視鏡２の被検体への挿入部の先端まで達している一方、基端部が照明光を発生する光源装置に接続されている。
図２は、本実施の形態１に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成の一例を模式的に示す斜視図である。図２に示すように、超音波内視鏡２の先端部は、照明光を集光して外部に出射する照明レンズ２ａと、撮像光学系の一部をなし、外部からの光を取り込む対物レンズ２ｂと、超音波内視鏡２内に形成された処置具用挿通路に連通し、挿入部の先端から処置具を突出させる処置具突出口２ｃと、を有する。本実施の形態１では、一例として、超音波振動子２１が、図２に示すようなリニア型の超音波振動子であって、複数の圧電素子が一列に配列された一次元アレイ（１Ｄアレイ）であるものとして説明する。以下、図２に示すように、圧電素子の長手方向をエレベーション方向Ｄeとよび、圧電素子の配列方向を走査方向Ｄsとよぶ。
超音波観測装置３は、Ｂモード画像を生成するための超音波送受信処理を行なう第１超音波処理部３１と、穿刺針の超音波画像（以下、穿刺針画像という）を生成するための超音波送受信処理を行なう第２超音波処理部３２と、第１超音波処理部３１が生成したＢモード画像、および第２超音波処理部３２が生成した穿刺針画像を合成する画像合成処理部３３と、キーボード、マウス、タッチパネル等のユーザインタフェースを用いて実現され、各種情報の入力を受け付ける入力部３４と、超音波観測システム１全体を制御する制御部３５と、超音波診断装置３の動作に必要な各種情報を記憶する記憶部３６と、を備える。
第１超音波処理部３１は、超音波内視鏡２と電気的に接続され、所定の波形および送信タイミングに基づいて高電圧パルスからなる送信信号（パルス信号）を超音波振動子２１へ送信するとともに、超音波振動子２１から電気的な受信信号であるエコー信号を受信してデジタルの高周波（ＲＦ：Radio Frequency）信号のデータ（以下、ＲＦデータという）を生成、出力する第１送受信部３１１と、第１送受信部３１１から受信したＲＦデータをもとにデジタルのＢモード用受信データを生成する第１信号処理部３１２と、第１信号処理部３１２が生成したＢモード用受信データをもとに、Ｂモード画像データを生成する第１画像生成部３１３と、第１画像生成部３１３により生成されたＢモード画像データを記憶する第１フレームメモリ３１４と、を有する。
第１送受信部３１１は、超音波内視鏡２と電気的に接続され、所定の波形および送信タイミングに基づいて高電圧パルスからなる送信信号（パルス信号）を超音波振動子２１へ送信するとともに、超音波振動子２１から電気的な受信信号であるエコー信号を受信する。
第１送受信部３１１は、エコー信号を増幅する第１信号増幅部３１１ａと、第１信号増幅部３１１ａによる増幅後のエコー信号を格納する音線メモリ３１１ｂとを有する。第１信号増幅部３１１ａは、第１送受信部３１１からエコー信号を受信してＲＦデータを生成、出力する。第１信号増幅部３１１ａは、受信深度が大きいエコー信号ほど高い増幅率で増幅するＳＴＣ（Sensitivity Time Control）補正を行い、増幅されたエコー信号に対してフィルタリング等の処理を施した後、Ａ／Ｄ変換することによって時間ドメインのＲＦデータを生成し、音線メモリ３１１ｂへ出力する。音線メモリ３１１ｂは、第１信号増幅部３１１ａによる増幅後のエコー信号であって、各圧電素子が受信した信号に応じた音線データを格納する。
第１信号処理部３１２は、第１送受信部３１１から受信したＲＦデータ、具体的には音線メモリ３１１ｂから読み出した１音線分の音線データごとにデジタルのＢモード用受信データを生成する。第１信号処理部３１２は、ＲＦデータに対してバンドパスフィルタ、包絡線検波、対数変換など公知の処理を施し、デジタルのＢモード用受信データを生成する。対数変換では、ＲＦデータを基準電圧Ｖcで除した量の常用対数をとってデシベル値で表現する。このＢモード用受信データでは、超音波パルスの反射の強さを示す受信信号の振幅または強度が、超音波パルスの送受信方向（深度方向）に沿って並んでいる。第１信号処理部３１２は、生成したＢモード用受信データを、第１画像生成部３１３へ出力する。第１信号処理部３１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や各種演算回路等を用いて実現される。
第１画像生成部３１３は、第１信号処理部３１２から受信したＢモード用受信データに対してスキャン方向を変換してフレームデータを生成し、該フレームデータに基づいてＢモード画像データを生成する。
具体的には、第１画像生成部３１３は、Ｂモード用受信データのスキャン方向を、超音波のスキャン方向から表示装置４の表示方向に変換する。その後、第１画像生成部３１３は、エコー信号の振幅を輝度に変換して表示する超音波画像であるＢモード画像を含むＢモード画像データを生成する。第１画像生成部３１３は、フレームデータに対してゲイン処理、コントラスト処理等の公知の技術を用いた画像処理を行うとともに、表示装置４における画像の表示レンジに応じて定まるデータステップ幅に応じたデータの間引き等を行うことによってＢモード画像データを生成する。Ｂモード画像は、色空間としてＲＧＢ表色系を採用した場合の変数であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の値を一致させたグレースケール画像である。
第１画像生成部３１３は、第１信号処理部３１２からのＢモード用受信データに走査範囲を空間的に正しく表現できるよう並べ直す座標変換を施した後、Ｂモード用受信データ間の補間処理を施すことによってＢモード用受信データ間の空隙を埋め、Ｂモード画像データを生成する。
第１フレームメモリ３１４は、例えばリングバッファを用いて実現され、第１画像生成部３１３により生成された一定量（所定フレーム数）のＢモード画像データを時系列に沿って記憶する。容量が不足すると（所定のフレーム数のＢモード画像データを記憶すると）、最も古いＢモード画像データを最新のＢモード画像データで上書きすることで、最新のＢモード画像を時系列順に所定フレーム数記憶する。
第２超音波処理部３２は、超音波内視鏡２と電気的に接続され、所定の波形および送信タイミングに基づいて高電圧パルスからなる送信信号（パルス信号）を超音波振動子２１へ送信するとともに、超音波振動子２１から電気的な受信信号であるエコー信号を受信してＲＦデータを生成、出力する第２送受信部３２１と、第２送受信部３２１から受信したＲＦデータをもとにデジタルの穿刺針用受信データを生成する第２信号処理部３２２と、第２信号処理部３２２が生成した穿刺針用受信データをもとに、穿刺針画像データを生成する第２画像生成部３２３と、第２画像生成部３２３により生成された穿刺針画像データを記憶する第２フレームメモリ３２４と、を有する。
第２送受信部３２１は、超音波内視鏡２と電気的に接続され、所定の波形および送信タイミングに基づいて高電圧パルスからなる送信信号（パルス信号）を超音波振動子２１へ送信するとともに、超音波振動子２１から電気的な受信信号であるエコー信号を受信する。
第２送受信部３２１は、エコー信号を増幅する第２信号増幅部３２１ａと、第２信号増幅部３２１ａによる増幅後のエコー信号を格納するローカスメモリ３２１ｂとを有する。第２信号増幅部３２１ａは、第２送受信部３２１からエコー信号を受信してＲＦデータを生成し、出力する。第２信号増幅部３２１ａは、受信深度が大きいエコー信号ほど高い増幅率で増幅するＳＴＣ（Sensitivity Time Control）補正を行い、増幅されたエコー信号に対してフィルタリング等の処理を施した後、Ａ／Ｄ変換することによって時間ドメインのＲＦデータを生成し、ローカスメモリ３２１ｂへ出力する。ローカスメモリ３２１ｂは、第２信号増幅部３２１ａによる増幅後のエコー信号であって、各圧電素子が受信した信号に応じた音線データを格納する。
第２信号処理部３２２は、第２送受信部３２１から受信したＲＦデータ、具体的にはローカスメモリ３２１ｂから読み出した１フレーム分の音線データをもとにデジタルの穿刺針用受信データを生成する。第２信号処理部３２２は、ＲＦデータに対してバンドパスフィルタ、包絡線検波、対数変換など公知の処理を施し、デジタルの穿刺針用受信データを生成する。対数変換では、ＲＦデータを基準電圧Ｖcで除した量の常用対数をとってデシベル値で表現する。第２信号処理部３２２は、生成した穿刺針用受信データを、第２画像生成部３２３へ出力する。第２信号処理部３２２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や各種演算回路等を用いて実現される。
第２画像生成部３２３は、第２信号処理部３２２から受信した穿刺針用受信データに対してスキャン方向を変換してフレームデータを生成し、該フレームデータに基づいて穿刺針画像データを生成する。
具体的には、第２画像生成部３２３は、穿刺針用受信データのスキャン方向を、超音波のスキャン方向から表示装置４の表示方向に変換する。その後、第２画像生成部３１３は、エコー信号の振幅を輝度に変換して表示する超音波画像である穿刺針画像を含む穿刺針画像データを生成する。第２画像生成部３２３は、フレームデータに対してゲイン処理、コントラスト処理等の公知の技術を用いた画像処理を行うとともに、表示装置４における画像の表示レンジに応じて定まるデータステップ幅に応じたデータの間引き等を行うことによって穿刺針画像データを生成する。穿刺針画像は、色空間としてＲＧＢ表色系を採用した場合の変数であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の値を一致させたグレースケール画像である。
第２画像生成部３２３は、第２信号処理部３２２からの穿刺針用受信データに走査範囲を空間的に正しく表現できるよう並べ直す座標変換を施した後、穿刺針用受信データ間の補間処理を施すことによって穿刺針用受信データ間の空隙を埋め、穿刺針画像データを生成する。
第２フレームメモリ３２４は、例えばリングバッファを用いて実現され、第２画像生成部３２３により生成された一定量（所定フレーム数）の穿刺針画像データを時系列に沿って記憶する。容量が不足すると（所定のフレーム数の穿刺針画像データを記憶すると）、最も古い穿刺針画像データを最新の穿刺針画像データで上書きすることで、最新の穿刺針画像を時系列順に所定フレーム数記憶する。
画像合成処理部３３は、第１フレームメモリ３１４および第２フレームメモリ３２４を参照し、第１画像生成部３１３が生成したＢモード画像データと、第２画像生成部３２３が生成した穿刺針画像データとを合成して合成画像データを生成する。
入力部３４は、キーボード、マウス、タッチパネル等のユーザインタフェースを介して入力された各種情報の入力を受け付ける。
制御部３５は、超音波観測システム１全体を制御する。制御部３５は、演算および制御機能を有するＣＰＵや各種演算回路等を用いて実現される。制御部３５は、記憶部３６が記憶、格納する情報を記憶部３６から読み出し、超音波観測装置３の作動方法に関連した各種演算処理を実行することによって超音波観測装置３を統括して制御する。なお、制御部３５を第１信号処理部３１２および／または第２信号処理部３２２と共通のＣＰＵ等を用いて構成することも可能である。
記憶部３６は、超音波観測装置３の動作に必要な各種情報を記憶する。記憶部３６は、Ｂモード画像の取得にかかる超音波の送信タイミングに関する情報や、穿刺針画像の取得にかかる超音波の送信パターン（送信波の形成パターン）に関する情報を記憶する。記憶部３６は、上記以外にも、例えば増幅処理に必要な情報等を記憶する。
また、記憶部３６は、超音波観測装置３の作動方法を実行するための作動プログラムを含む各種プログラムを記憶する。作動プログラムは、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して広く流通させることも可能である。なお、上述した各種プログラムは、通信ネットワークを介してダウンロードすることによって取得することも可能である。ここでいう通信ネットワークは、例えば既存の公衆回線網、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）などによって実現されるものであり、有線、無線を問わない。
以上の構成を有する記憶部３６は、各種プログラム等が予めインストールされたＲＯＭ（Read Only Memory）、および各処理の演算パラメータやデータ等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）等を用いて実現される。
続いて、本実施の形態１に係る超音波観測装置３が行うＢモード画像データおよび穿刺針画像データの生成処理について、図３〜図８を参照して説明する。図３は、本実施の形態１に係る超音波観測装置の制御による超音波送信タイミングを説明する図である。図４は、本実施の形態１に係る超音波観測装置が行うＢモード画像取得時の超音波エコーに基づく信号の受信パターンの一例を説明する図である。なお、本実施の形態１では、同一の超音波内視鏡２の超音波振動子２１によって得られたエコー信号に基づいて画像データが生成されるものとして説明するが、異なる超音波内視鏡２を用いて得られたエコー信号に基づいて画像データを作成するものであってもよい。
本実施の形態１では、穿刺針１００を含む超音波画像（合成画像）を生成する際は、Ｂモード画像データ、穿刺針画像データをそれぞれ生成後、生成したＢモード画像データと穿刺針画像データとを合成して合成画像データを生成する。この際、Ｂモード画像データを生成するための超音波の送信タイミングと、穿刺針画像データを生成するための超音波の送信タイミングとは異なる。
第１超音波処理部３１は、図３に示すようなＢモード走査の送信タイミングで各ライン（深度方向の各位置における振幅または強度）に応じた受信信号を取得し、該取得した受信信号に基づいてＢモード画像データを生成する。具体的には、まず、第１送受信部３１１が、Ｂモード走査の送信タイミングに応じた送信タイミングに基づいて高電圧パルスからなる送信信号（パルス信号）をラインごとに超音波振動子２１へ送信する。例えば、図３に示すように、超音波振動子２１は、時間ｔ0において一番目の音線を生成するための圧電素子２１１から超音波を送信し、走査方向Ｄsに沿って各圧電素子２１１から順次超音波を送信することによって、時間ｔ4において１フレーム分の超音波送信処理を完了する。このようにして、各圧電素子２１１が超音波を送信することによって、図４に示すようなある深度における位置Ｐ1などの反射体が存在する各深度でピークを有する受信信号をラインごとに得ることができる。ここでいう深度とは、超音波振動子２１の表面から該表面の法線方向の距離（深さ）のことをいう。このような超音波送信処理によって超音波振動子２１が受信した信号は第１送受信部３１１の音線メモリ３１１ｂに格納される。第１信号処理部３１２は、音線メモリ３１１ｂに格納されたエコー信号ごとに、フィルタ処理や検波処理を行なってＢモード用受信データを生成する。Ｂモード走査の送信タイミングは、音線情報として記憶部３６に記憶されている。なお、第１超音波処理部３１は、図３に示す送信タイミングにおいて、パルスの立ち下り、立ち上がりでそれぞれ１ラインの走査を行う。図３では、２０ラインの操作を行うようなパルス信号となっているが、実際には１００〜１０００回のライン走査が行われる。また、Ｂモード走査において一つのライン走査では数百マイクロ秒程度要し、１フレーム分のライン走査を行うには数十〜数百ミリ秒程度かかる。
第１画像生成部３１３は、第１信号処理部３１２からＢモード用受信データが入力されると、Ｂモード画像データを生成する。生成されたＢモード画像データは、第１フレームメモリ３１４に格納される。
これに対し、第２超音波処理部３２は、図３に示すように、Ｂモード走査の送信タイミングに同期した穿刺走査の送信タイミング、かつＢモード走査のフレームレートよりも短いフレームレートで、所定の平面波に応じた受信信号を取得し、該取得した受信信号に基づいて穿刺針画像データを生成する。具体的には、まず、第２送受信部３２１が、穿刺走査の送信タイミングに応じた送信タイミングに基づいて送信信号（パルス信号）を超音波振動子２１へ送信する。例えば、図３に示すように、超音波振動子２１では、時間ｔ1において複数の圧電素子を用いて超音波を平面波として送信することによって、穿刺針画像データの１フレーム分の超音波送信処理を完了する。同様の超音波送信処理を時間ｔ2，ｔ3において間欠的に行うことで、Ｂモード画像データを１フレーム生成するための超音波送信処理の間に、複数フレーム分の穿刺針画像データを生成するための受信信号を取得する。このような超音波送信処理によって反射したエコー信号を超音波振動子２１が受信後、第２信号処理部３２２および第２画像生成部３２３を経て、穿刺針画像データが生成される。
図５は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置が行う穿刺針画像取得時の超音波エコーに基づく信号の受信パターンの一例を説明する図である。図５では、平面波による１フレーム走査時に受信信号として得られる所定の深度における位置Ｐ2の圧電素子２１１ごとの受信エコー（ローカスメモリ）パターンを示している。超音波振動子２１は、各圧電素子を同時に駆動して、超音波振動子２１の表面の法線方向と直交する平面波であって、二次元的に位相が揃った状態で進行する平面波となるように超音波を送信することで、この法線と直交する平面波を被検体に送信し、被検体の反射体で反射した超音波を受信する。このように、第２送受信部３２１は、第１送受信部３１１によって送信される送信エコーよりも二次元的に広範囲な送信エコーを超音波振動子２１に送信させる。
ローカスメモリ３２１ｂには、所定の深度における位置ごとに、当該位置から各圧電素子までの距離に応じた遅延量（遅延時間）をもとに抽出されたエコー信号の情報が位置データとして格納される。具体的には、受信したエコー信号に基づく位置Ｐ2の受信強度値を生成する場合、図５に示すように、各圧電素子が受信するエコー信号には、受信タイミングに差（遅延）が発生している（位置Ｐ2からの距離が短い圧電素子が、最も早くエコー信号を受信する）。このため、第２信号処理部３２２は、ローカスメモリ３２１ｂから、位置Ｐ2の位置データを読み出して、該位置データに基づいて遅延量を加味して各圧電素子が受信した受信信号を合成すれば、位置Ｐ2で反射した超音波に基づく受信強度値を生成することができる。このようにして各位置における受信強度値を生成することが可能である。したがって、第２信号処理部３２２が、穿刺針１００が進退動作する位置に応じた複数の位置の受信強度値をもとに、穿刺針用受信データを生成し、第２画像生成部３２３が、この穿刺針用受信データをもとに穿刺針画像データを生成すれば、穿刺針１００の進退方向と平行な面（線）の像が合成され、平面波による穿刺針画像を取得することができる。
図６は、本実施の形態１に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成の他の例を模式的に示す斜視図である。上述した図２では、リニア型の超音波振動子２１を説明したが、超音波振動子２１が、図６に示すようなコンベックス型の超音波振動子であってもよい。コンベックス型の超音波振動子２１では、超音波振動子２１の表面の法線方向と直交する平面波であって、該法線方向上に位置する圧電素子の送信タイミングを最も遅くして超音波を送信することで、この法線と直交する平面波として超音波を送信することができる。
図７は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置が行う穿刺針画像取得時に超音波振動子から送信される超音波を説明する図である。超音波振動子２１は、上述したように各圧電素子の送信タイミングを異ならせて超音波を送信することによって、図７に示すような平面波ＰＷを送信する。この平面波ＰＷは、穿刺針１００の進退方向Ｙ１に対して平行であって、超音波振動子２１から、当該平面波ＰＷと直交する方向（矢印Ｙ２）に、二次元的に位相が揃った状態で進行する。なお、平面波ＰＷは、穿刺針１００の進退方向Ｙ１に対して平行であることが好ましいが、平行でなくてもよい。
本実施の形態１に係る穿刺走査では、パルスの立ち下りまたは立ち上がり時に、超音波振動子２１が、上述したような平面波ＰＷを送信するとともに、穿刺針１００で反射した超音波エコーを受信する。すなわち、穿刺走査では、Ｂモード走査によって１ライン分のエコー信号を取得する送信処理間で、穿刺針画像データの１フレーム分のエコー信号を取得することができる。この際、穿刺針画像データは、少なくとも穿刺針１００の進退領域を含んでいればよく、例えば、図７に示すような、表示装置４の表示レンジ、穿刺針１００の進入角度で決まる走査領域Ｒの超音波エコーを受信するような平面波ＰＷが送信される。なお、穿刺針１００の像を描出可能であれば、平面波に限らず球面波であってもよい。
本実施の形態１に係る穿刺走査を行うことで、Ｂモード走査において、ライン走査にかかる時間が、穿刺走査回数分増大することになるが、その増大分は時間にして数十〜数百マイクロ秒程度であり、Ｂモード画像データのみを得る場合と比しても、ほぼ同等のフレームレートとみなすことができる。
第２信号処理部３２２は、平面波ＰＷによる超音波エコーに基づくＲＦデータが入力されると、穿刺針用受信データを生成し、二値化した後に第２画像生成部３２３に出力する。第２画像生成部３２３は、二値化された穿刺針用受信データから穿刺針１００の検出を行い、該穿刺針１００を強調した穿刺針画像データ、または穿刺針１００の像のみを描出した穿刺針画像データを生成する。生成された穿刺針画像データは、第２フレームメモリ３２４に格納される。
なお、一般的に、平面波ＰＷによる走査や開口合成処理では超音波の強度が小さく、フレーム間で相関処理を行なう必要があるが、本実施の形態１のように、穿刺針１００を検出して描出する場合、穿刺針１００の像が高輝度で描出されるため、フレーム間で相関処理を行なう必要がなく、１フレーム分の走査（一回の平面波ＰＷの送信処理）で穿刺針画像データを生成することができる。
図８は、本実施の形態１に係る超音波観測装置の制御により得られる超音波画像を説明する図であって、図８の（ａ）は第１超音波処理部３１および第２超音波処理部３２によってそれぞれ生成される画像データを示し、図８の（ｂ）は画像合成処理部３３によって生成される合成画像データを示している。
図８の（ａ）に示すように、第１超音波処理部３１および第２超音波処理部３２によってそれぞれ生成される画像データを、超音波送信処理の開始順に並べると、あるフレーム（例えば図３の時間ｔP0）におけるＢモード画像データＩＭB1、次いでＢモード画像データＩＭB1のラインデータを取得する際中に送信された平面波ＰＷに応じて生成された穿刺針画像データＩＭN1（例えば図３の時間ｔP1）、穿刺針画像データＩＭN2（例えば図３の時間ｔP2）および穿刺針画像データＩＭN3（例えば図３の時間ｔP3）、次いで、Ｂモード画像データＩＭB1の次のフレームに係るＢモード画像データＩＭB2となる。Ｂモード画像データＩＭB1およびＢモード画像データＩＭB2には、穿刺対象の組織Ｑ１，Ｑ２が描出され（組織Ｑ１，Ｑ２は同一の組織）、穿刺針画像データＩＭN１〜穿刺針画像データＩＭN３には、穿刺針１００の超音波像である穿刺針像１０１Ａ〜１０１Ｃが描出されている。
画像合成処理部３３は、Ｂモード画像データＩＭB1と、穿刺針画像データＩＭN１とを合成して、合成画像データＩＭS2を生成する（図８の（ｂ）参照）。画像合成処理部３３は、同様に、Ｂモード画像データＩＭB1と、穿刺針画像データＩＭN2とを合成して、合成画像データＩＭS3を生成する。画像合成処理部３３は、同様に、Ｂモード画像データＩＭB1と、穿刺針画像データＩＭN3とを合成して、合成画像データＩＭS4を生成する。このようにして、時間ｔP1〜ｔP3における穿刺針１００の超音波像を含む超音波画像データを取得することができる。なお、時間ｔP0における穿刺画像データは存在しないため、Ｂモード画像データのみからなる画像データを合成後の画像データ（合成画像データＩＭS1）として出力する。また、時間ｔP4についても、この時間に応じた穿刺画像データが存在しないため、Ｂモード画像データＩＭB2と、時間ｔP4における最新の穿刺針画像データである穿刺針画像データＩＭN3とを合成した合成画像データを時間ｔP4における合成後の画像データ（合成画像データＩＭS5）として出力する。
このようにして、画像合成処理部３３は、Ｂモード画像データのフレームレートよりも短いフレームレートの穿刺針１００の超音波像を含む合成画像データを生成する。これにより、連続したＢモード画像データのフレームレートの間に、組織に対して進退する穿刺針１００を捉えた複数の超音波画像データを生成することができる。
上述した画像合成処理により生成された合成画像は、制御部３５の制御のもと、記憶部３６に記憶され、表示装置４で表示される。また、超音波観測装置３は、超音波内視鏡２から新たなエコー信号を受信すると、第１フレームメモリ３１４および／または第２フレームメモリ３２４の最新フレームの画像データが更新され、該更新された最新の画像データを用いた画像合成処理を行う。
以上説明した本実施の形態１によれば、第１超音波処理部３１による１フレームのＢモード画像データを生成するためのライン走査の最中に、第２超音波処理部３２が、平面波ＰＷを送信して穿刺針１００が描出された複数の穿刺針画像データを生成し、画像合成処理部３３が、Ｂモード画像データと穿刺針画像データとを合成することによって、Ｂモード画像データのフレームレートよりも短いフレームレートの穿刺針１００の超音波像を含む合成画像データを生成する。これにより、連続したＢモード画像データのフレームレートの間に、組織に対して進退する穿刺針１００を捉えた複数の超音波画像データが生成され、穿刺針１００を連続的に素早く押し引きした場合であっても、超音波画像の解像度を維持しつつ、穿刺針１００の動きを捉えることができる。
また、本実施の形態１によれば、第２超音波処理部３２が、平面波ＰＷを送信して穿刺針１００が描出された穿刺針画像データ用の受信信号を取得するようにしたので、Ｂモード走査のようなライン毎に信号を取得する場合と比して、位相合わせを容易に行うことができる。
（実施の形態２）
図９は、本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置を備えた超音波観測システムの構成を示すブロック図である。上述した実施の形態１では、第１超音波処理部３１がＢモード画像データを生成するための処理を行うものとして説明したが、本実施の形態２では、第１超音波処理部３１が、フロー観察モードの画像データを生成する。フロー観察モードでは、血流の有無や、血流量、血流の方向などに関する識別情報がＢモード画像上に重畳されたフロー画像データを表示装置４に表示する。
本実施の形態２にかかる超音波観測システム１ａは、観測対象である被検体へ超音波を送信し、該被検体で反射された超音波を受信する超音波内視鏡２と、超音波内視鏡２が取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置３ａと、超音波観測装置３ａが生成した超音波画像を表示する表示装置４と、を備える。超音波観測装置３ａは、上述した超音波観測装置３の構成に加え、モード切替部３７を備える。
モード切替部３７は、入力部３４が、観察モードを切り替える旨のモード切替指示情報を受け付けると、該モード切替指示情報に基づき、観察モードをＢモード画像観察モードまたはフロー観察モードに切り替える。
モード切替部３７により、観察モードがＢモード画像観察モードに設定された場合は、上述した実施の形態１に係る超音波処理を行う。一方、モード切替部３７により、観察モードがフロー観察モードに設定されると、第１超音波処理部３１は、フロー観察モードに応じた超音波送信処理（後述するＢモード走査およびフローモード走査）を行う。
図１０は、本実施の形態２に係る超音波観測装置の制御による超音波送信タイミングを説明する図である。なお、本実施の形態２では、Ｂモード走査において、パルスの立ち下り、または立ち上がり時にライン走査を行うものとして説明する。フロー観察モードでは、Ｂモード走査におけるライン走査を行う際、該ライン上の血流情報を取得するため、フローモード用のライン走査を、Ｂモードのフレーム間で行う。図１０に示すフローモード走査では、一つのラインにおいて８回のフローモード用のライン走査を行う。なお、この連続したライン走査により得られ、組をなす複数の信号をパケットといい、ラインごとにパケットが構成される。本実施の形態２に係る超音波送信処理では、例えば、時間ｔ10から時間ｔ11の間で１フレーム分のＢモード走査が終了し、時間ｔ11からフローモード走査を開始する。時間ｔ11から時間ｔ12の間で１フレーム目のフローモード走査における１番目のライン走査（１パケット分の走査）が行われると、次のライン走査の期間に相当する時間ｔ13から時間ｔ14の間に穿刺走査を開始する。穿刺走査後、次の２番目のラインのフローモード走査を開始する。フローモード走査の走査対象ラインは、生成する血流情報に応じて適宜設定される。最後のライン走査が行われると、１フレーム分のフローモード用の受信信号を取得することができる。フローモード走査が終了後、上述した処理を繰り返し、時間ｔ15から時間ｔ16の間で２フレーム目のＢモード走査が開始され、Ｂモード走査終了後、時間ｔ16から時間ｔ17の間で２フレーム目のフローモード走査における１番目のライン走査（１パケット分の走査）が行われる。１番目のライン走査後、次のライン走査の期間に相当する時間ｔ18から時間ｔ19の間に穿刺走査が行われる。なお、穿刺走査は、１フレームのフローモード走査の間に、複数回行われることが好ましい。また、Ｂモード走査中の穿刺走査は、上述した実施の形態１と同様である。
第１信号処理部３１２は、フローモード用のライン走査により得られた八つの受信信号（１パケット分の受信信号）を用いて、血管における血液の変化量を求める。この際、深度ごとの振幅または強度の変化量に基づいて、血流情報を生成する。なお、フローモード用のライン走査では、各ラインの全深度において振幅や強度を受信して、画像全体の血流情報を取得するものであってもよいし、設定された関心領域（ＲＯＩ）の範囲における血流情報を取得するものであってもよい。
第１画像生成部３１３は、第１信号処理部３１２によって生成されたＢモード用受信データ、および各深度における血流情報を用いて、Ｂモード画像データ上に、血流情報が重畳されたＢモード画像データ（以下、フローモード画像データという）を生成する。第１画像生成部３１３は、生成したフローモード画像データを第１フレームメモリ３１４に格納する。
また、第２超音波処理部３２は、図１０に示すように、フローモード走査におけるパケットの間のタイミングで該取得した穿刺走査の受信信号に基づいて穿刺針画像データを生成する。具体的には、まず、第２送受信部３２１が、穿刺走査の送信タイミング（例えば、時間ｔ13、時間ｔ18）に応じた送信タイミングに基づいて送信信号（パルス信号）を超音波振動子２１へ送信する。例えば、時間ｔ13において、各圧電素子から超音波を送信させて平面波を形成し、該平面波を送信することによって、穿刺針画像データの１フレーム分の超音波送信処理を完了する。同様の超音波送信処理を時間ｔ18などにおいて間欠的に行うことで、フローモード走査中に、穿刺画像データを生成するための受信信号を取得するとともに、上述した実施の形態１のようにＢモード画像データを１フレーム生成するための超音波送信処理の間（例えば時間ｔ10から時間ｔ11までの間）に、複数フレーム分の穿刺針画像データを生成するための受信信号を取得する。このような超音波送信処理によって反射したエコー信号を超音波振動子２１が受信後、第２信号処理部３２２および第２画像生成部３２３を経て、穿刺針画像データが生成される。
画像合成処理部３３は、第１フレームメモリ３１４に記憶されているフローモード画像データと、第２フレームメモリ３２４に記憶されている穿刺針画像データとを合成して、合成画像データを生成する。例えば、図８の（ｂ）に示す合成画像データＩＭS1〜ＩＭS4において、それぞれ血流情報が重畳された画像となる。
上述した画像合成処理により生成された合成画像は、制御部３５の制御のもと、記憶部３６に記憶され、表示装置４で表示される。また、超音波観測装置３ａは、超音波内視鏡２から新たなエコー信号を受信すると、第１フレームメモリ３１４および／または第２フレームメモリ３２４の最新フレームの画像データが更新され、該更新された最新フレームの画像データを用いた画像合成処理を行う。
以上説明した本実施の形態２によれば、第１超音波処理部３１による１フレームのＢモード画像データ、またはフローモード画像データを生成するための超音波送受信処理の間に、第２超音波処理部３２が、平面波を送信して穿刺針１００が描出された複数の穿刺針画像データを生成するとともに、画像合成処理部３３が、Ｂモード画像データまたはフローモード画像データと穿刺針画像データとを合成することによって、Ｂモード画像データのフレームレートよりも短いフレームレートの穿刺針１００の超音波像を含む合成画像データを生成する。これにより、連続したＢモード画像データのフレームレートの間、またはフローモードのパケット間に、組織に対して進退する穿刺針１００を捉えた複数の超音波画像データが生成され、穿刺針１００を連続的に素早く押し引きした場合であっても、超音波画像の解像度を維持しつつ、穿刺針１００の動きを捉えることができる。
なお、上述した実施の形態２では、パケットの間のタイミングで穿刺走査を行うものとして説明したが、複数のラインごとにブロックを形成し、各ブロック間でフローモード走査を行う（異なるラインにまたがって一つのパケットを構成する）ターボ走査では、ブロックの間のタイミングで穿刺走査を行う。
（実施の形態３）
図１１は、本発明の実施の形態３に係る超音波観測装置を備えた超音波観測システムの構成を示すブロック図である。本実施の形態３では、超音波画像内の穿刺針１００の像の存在の有無により、穿刺針画像データの生成を制御する。
本実施の形態３にかかる超音波観測システム１ｂは、観測対象である被検体へ超音波を送信し、該被検体で反射された超音波を受信する超音波内視鏡２と、超音波内視鏡２が取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置３ｂと、超音波観測装置３ｂが生成した超音波画像を表示する表示装置４と、を備える。超音波観測装置３ｂは、上述した超音波観測装置３の構成に加え、穿刺針検出部３８を備える。
穿刺針検出部３８は、第１フレームメモリ３１４に記憶されている最新のＢモード画像データを参照し、当該Ｂモード画像データに応じたＢモード画像中に穿刺針１００の像が存在するか否かを判断することによって、穿刺針１００の検出を行う。
具体的には、穿刺針検出部３８は、Ｂモード画像内において設定されている穿刺針延出位置の値が、周囲の値に対して異なる場合や、所定のコントラスト値よりも大きいコントラスト値を有する場合に、穿刺針１００の像が存在すると判断する。穿刺針検出部３８は、穿刺針１００の像の存在の有無を検出情報として制御部３５に出力する。制御部３５は、穿刺針検出部３８の検出結果に応じて第２超音波処理部３２を動作させるか否かを判断して第２超音波処理部３２を制御する。穿刺針検出部３８により穿刺針１００の像が検出された場合、制御部３５は、第２超音波処理部３２に上述した穿刺針画像データの生成処理を行わせる。
以上説明した本実施の形態３によれば、上述した実施の形態１に係る効果を得ることができるとともに、超音波画像内に穿刺針１００の像が存在することを検出して、存在する場合に第２超音波処理部３２に穿刺針画像データの生成を行わせるようにしたので、超音波画像内に穿刺針１００の像が存在しない場合の穿刺針画像データの生成に係る演算量を削減することができる。
（実施の形態４）
図１２は、本発明の実施の形態４に係る超音波観測装置を備えた超音波観測システムの構成を示すブロック図である。本実施の形態４では、外部の入力装置５を介して入力部３４が受け付けた穿刺針１００の使用に係る情報に基づいて、穿刺針画像データの生成および画像の合成処理を行なう。
本実施の形態４にかかる超音波観測システム１ｃは、観測対象である被検体へ超音波を送信し、該被検体で反射された超音波を受信する超音波内視鏡２と、超音波内視鏡２が取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置３と、超音波観測装置３が生成した超音波画像を表示する表示装置４と、超音波観測装置３に各種情報を入力する入力装置５と、を備える。
入力装置５は、入力部３４と電気的に接続されるキーボード、マウス、タッチパネル等のユーザインタフェースを用いて実現され、各種情報を入力部３４に入力する。本実施の形態４では、入力装置５は、例えばキーボードの所定のキーを押下することによって、第２超音波処理部３２の機能のイネーブル／ディスイネーブルの選択情報を入力部３４に入力可能である。
例えば、入力部３４が、入力装置５を介して第２超音波処理部３２の機能をイネーブルとする旨の情報を受け付けると、制御部３５は、第２超音波処理部３２に上述した穿刺針画像データの生成処理を行わせる。これに対し、入力部３４が、入力装置５を介して第２超音波処理部３２の機能をディスイネーブルとする旨の情報を受け付けると、制御部３５は、第２超音波処理部３２に上述した穿刺針画像データの生成処理を行わせないように制御する。
以上説明した本実施の形態４によれば、上述した実施の形態１に係る効果を得ることができるとともに、入力装置５を介して第２超音波処理部３２が行う穿刺針画像データの生成処理の可否を設定するようにしたので、穿刺針画像データの生成が不要である場合の穿刺針画像データの生成に係る演算量を削減することができる。
ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は、上述した実施の形態によってのみ限定されるべきものではない。例えば、超音波観測装置において、各機能を有する回路同士をバスで接続することによって構成してもよいし、一部の機能が他の機能の回路構造に内蔵されるように構成してもよい。
また、本実施の形態では、超音波プローブとしてライトガイド等の光学系を有する超音波内視鏡を用いて説明したが、超音波内視鏡２に限らず、撮像光学系および撮像素子を有しない超音波プローブであってもよい。さらに、超音波プローブとして、光学系のない細径の超音波ミニチュアプローブを適用してもよい。超音波ミニチュアプローブは、通常、胆道、胆管、膵管、気管、気管支、尿道、尿管へ挿入され、その周囲臓器（膵臓、肺、前立腺、膀胱、リンパ節等）を観察する際に用いられる。
また、超音波プローブとして、被検体の体表から超音波を照射する体外式超音波プローブを適用してもよい。体外式超音波プローブは、通常、腹部臓器（肝臓、胆嚢、膀胱）、乳房（特に乳腺）、甲状腺を観察する際に体表に直接接触させて用いられる。
また、超音波振動子は、リニア振動子でもラジアル振動子でもコンベックス振動子でも構わない。超音波振動子がリニア振動子である場合、その走査領域は矩形（長方形、正方形）をなし、超音波振動子がラジアル振動子やコンベックス振動子である場合、その走査領域は扇形や円環状をなす。また、超音波内視鏡は、超音波振動子をメカ的に走査させるものであってもよいし、超音波振動子として複数の素子をアレイ状に設け、送受信にかかわる素子を電子的に切り替えたり、各素子の送受信に遅延をかけたりすることで、電子的に走査させるものであってもよい。
このように、本発明は、特許請求の範囲に記載した技術的思想を逸脱しない範囲内において、様々な実施の形態を含みうるものである。
以上のように、本発明にかかる超音波観測装置は、穿刺針を連続的に素早く押し引きした場合であっても、超音波画像の解像度を維持しつつ、穿刺針の動きを捉えるのに有用である。
１ 超音波観測システム
２ 超音波内視鏡
３ 超音波観測装置
４ 表示装置
５ 入力装置
２１ 超音波振動子
３１ 第１超音波処理部
３２ 第２超音波処理部
３３ 画像合成処理部
３４ 入力部
３５ 制御部
３６ 記憶部
３７ モード切替部
３８ 穿刺針検出部
３１１ 第１送受信部
３１１ａ 第１信号増幅部
３１１ｂ 音線メモリ
３１２ 第１信号処理部
３１３ 第１画像生成部
３１４ 第１フレームメモリ
３２１ 第２送受信部
３２１ａ 第２信号増幅部
３２１ｂ ローカスメモリ
３２２ 第２信号処理部
３２３ 第２画像生成部
３２４ 第２フレームメモリ

Claims (7)

  1. 観測対象に対して送信した超音波が前記観測対象によって反射された超音波エコーを電気信号に変換したエコー信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置であって、
    前記観測対象への超音波の送受信処理を制御するとともに、該送受信処理によって得られたエコー信号に基づいて第１の画像データを生成する第１超音波処理部と、
    前記第１超音波処理部による送受信処理とは異なるタイミング、かつ第１超音波処理部のフレームレートよりも短いフレームレートによって前記観測対象への超音波の送受信処理を制御するとともに、該送受信処理によって得られたエコー信号に基づいて第２の画像データを生成する第２超音波処理部と、
    前記第１超音波処理部が生成した前記第１の画像データ、および前記第２超音波処理部が生成した前記第２の画像データを合成して、表示用の画像データを生成する画像合成処理部と、
    を備えたことを特徴とする超音波観測装置。
  2. 前記第２超音波処理部は、前記第１超音波処理部が前記第１の画像データのうち１フレーム分に相当するエコー信号を取得する間に、複数の前記第２の画像データを生成することを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
  3. 前記第１超音波処理部は、前記超音波を送受信して前記エコー信号を出力する超音波プローブに対し、所定の方向に延びるラインごとに走査する第１の送信エコーを生成させる送信信号を出力し、
    前記第２超音波処理部は、前記超音波プローブに対し、前記第１の送信エコーよりも広範囲な第２の送信エコーを生成させる送信信号を出力する
    ことを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
  4. 前記第２の送信エコーは、二次元的に位相が揃った平面波であることを特徴とする請求項３に記載の超音波観測装置。
  5. 前記第２超音波処理部が行う前記第２の画像データの生成処理は、画像強調処理を含むことを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
  6. 前記第１の画像データをもとに、当該第１の画像データに応じた画像内における前記第２の画像データの描出対象の存在を検出する検出部と、
    前記検出部の検出結果に応じて前記第２超音波処理部を動作させるか否かを制御する制御部と、
    をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の超音波観測装置。
  7. 前記第１および第２の画像データは、各々が、同一の前記超音波プローブにより得られた前記エコー信号に基づき生成されることを特徴とする請求項３に記載の超音波観測装置。
JP2017519584A 2015-09-25 2016-09-12 超音波観測装置 Expired - Fee Related JP6157796B1 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015188362 2015-09-25
JP2015188362 2015-09-25
PCT/JP2016/076830 WO2017051742A1 (ja) 2015-09-25 2016-09-12 超音波観測装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP6157796B1 true JP6157796B1 (ja) 2017-07-05
JPWO2017051742A1 JPWO2017051742A1 (ja) 2017-09-28

Family

ID=58386659

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017519584A Expired - Fee Related JP6157796B1 (ja) 2015-09-25 2016-09-12 超音波観測装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20180210080A1 (ja)
EP (1) EP3354203A4 (ja)
JP (1) JP6157796B1 (ja)
CN (1) CN108024793B (ja)
WO (1) WO2017051742A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020051899A1 (zh) * 2018-09-14 2020-03-19 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 一种血管位置的显示方法和超声成像系统
JPWO2020066970A1 (ja) * 2018-09-25 2021-08-30 テルモ株式会社 超音波診断装置及びパルス信号発信機
JP6885910B2 (ja) 2018-10-15 2021-06-16 ファナック株式会社 数値制御装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006314689A (ja) * 2005-05-16 2006-11-24 Toshiba Corp 超音波診断装置及び超音波診断装置制御プログラム
JP2014028128A (ja) * 2012-06-25 2014-02-13 Toshiba Corp 超音波診断装置及び画像処理方法
JP2015027346A (ja) * 2013-07-30 2015-02-12 富士フイルム株式会社 超音波診断装置、超音波診断方法、及び超音波診断プログラム

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008012150A (ja) * 2006-07-07 2008-01-24 Toshiba Corp 超音波診断装置、及び超音波診断装置の制御プログラム
JP5444213B2 (ja) * 2007-06-01 2014-03-19 イマコー・インコーポレーテッド 高フレームレート超音波イメージング用の温度管理
JP2012165893A (ja) * 2011-02-15 2012-09-06 Fujifilm Corp 超音波診断装置および超音波画像生成方法
CN102727257B (zh) * 2011-03-31 2016-08-03 通用电气公司 穿刺针可视化方法和装置
KR102070262B1 (ko) * 2012-11-29 2020-03-02 삼성전자주식회사 초음파 프로브 장치 및 그의 제어 방법
JP6301113B2 (ja) * 2013-11-19 2018-03-28 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 超音波診断装置及び超音波診断装置用のプログラム
US20170020487A1 (en) * 2013-11-29 2017-01-26 Alpinion Medical Systems Co., Ltd. Method and apparatus for compounding ultrasonic images

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006314689A (ja) * 2005-05-16 2006-11-24 Toshiba Corp 超音波診断装置及び超音波診断装置制御プログラム
JP2014028128A (ja) * 2012-06-25 2014-02-13 Toshiba Corp 超音波診断装置及び画像処理方法
JP2015027346A (ja) * 2013-07-30 2015-02-12 富士フイルム株式会社 超音波診断装置、超音波診断方法、及び超音波診断プログラム

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2017051742A1 (ja) 2017-09-28
WO2017051742A1 (ja) 2017-03-30
US20180210080A1 (en) 2018-07-26
CN108024793B (zh) 2020-11-17
EP3354203A4 (en) 2019-06-12
EP3354203A1 (en) 2018-08-01
CN108024793A (zh) 2018-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6000569B2 (ja) 超音波診断装置及び制御プログラム
JP5645628B2 (ja) 超音波診断装置
JP2010183935A (ja) 超音波診断装置及び超音波診断装置の制御プログラム
JP7218425B2 (ja) 超音波内視鏡システムおよび超音波内視鏡システムの作動方法
JP6352013B2 (ja) 超音波診断装置、画像処理装置及び画像処理プログラム
JP6125380B2 (ja) 超音波診断装置、医用画像処理装置及び画像処理プログラム
JP6157796B1 (ja) 超音波観測装置
US20160361044A1 (en) Medical observation apparatus, method for operating medical observation apparatus, and computer-readable recording medium
JP2006314689A (ja) 超音波診断装置及び超音波診断装置制御プログラム
JP2004215701A (ja) 超音波診断装置
JPWO2017104627A1 (ja) 超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法および超音波観測装置の作動プログラム
US20120095341A1 (en) Ultrasonic image processing apparatus and ultrasonic image processing method
JP6513230B2 (ja) 超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法、および超音波観測装置の作動プログラム
JP2012143389A (ja) 超音波診断装置及びプログラム
JP7204424B2 (ja) 医用画像診断装置及び医用画像処理装置
US9872668B2 (en) Medical diagnostic apparatus, method for operating medical diagnostic apparatus, and computer-readable recording medium
JP2009297346A (ja) 超音波観測装置、超音波内視鏡装置、画像処理方法及び画像処理プログラム
JP7161544B2 (ja) 超音波観測システム、超音波観測システムの作動方法、及び超音波観測システムの作動プログラム
JP4651379B2 (ja) 超音波画像処理装置及び超音波画像処理方法、並びに、超音波画像処理プログラム
JP6530660B2 (ja) 超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法および超音波観測装置の作動プログラム
JP2006175006A (ja) 超音波観測装置、超音波内視鏡装置、及び、画像処理方法
JP6563800B2 (ja) 超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法および超音波観測装置の作動プログラム
JP6379059B2 (ja) 超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法、超音波観測装置の作動プログラムおよび超音波診断システム
JP6726744B2 (ja) 超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法、及び超音波観測装置の作動プログラム
JP2017035300A (ja) 超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法、超音波観測装置の作動プログラム及び超音波観測システム

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170411

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170411

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20170411

TRDD Decision of grant or rejection written
A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20170508

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170523

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170606

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6157796

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees