JP6203456B2 - 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 - Google Patents

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、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に関する。

超音波を用いて観測対象の組織を診断する際に穿刺針を用いて行われる針生検は、１度の穿刺動作で採取できる組織の範囲が非常に狭く、採取できる組織の量が少ない。広い範囲の組織を採取するために、同じ断面の異なる箇所で複数回の針生検を実施することがある。また、組織の採取量を増やすために、同一箇所で穿刺針を複数回往復させることがある。

複数回の針生検を実施する場合、観測対象の組織から穿刺針をいったん引き抜いた後で針生検を行った箇所を把握するのは容易ではない。この問題を解決するために、従来、組織内で穿刺針が到達した位置を記憶するとともに、その位置をモニタに表示させる技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００９−１８９５００号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載の技術では、被検体内の同一箇所で穿刺針を複数回動作させることは想定されていない。このため、特許文献１に記載の技術では、被検体内で穿刺針を複数回動作させた箇所を正確に把握することはできなかった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、被検体内で穿刺針を複数回動作させた箇所を正確に把握することができる超音波観測装置、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、観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波エコー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、前記超音波画像に表示される穿刺針の像を検出する穿刺針検出部と、前記超音波画像における前記穿刺針の像の履歴をもとに該穿刺針の先端における直線状の動作を抽出する動作抽出部と、前記動作抽出部が抽出した前記直線状の動作の軌跡を生成して前記超音波画像に重畳することによって合成画像を生成する合成画像生成部と、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、前記穿刺針検出部が検出した前記穿刺針の像の先端位置の情報を記憶する穿刺針情報記憶部をさらに備え、前記動作抽出部は、前記穿刺針情報記憶部から前記穿刺針の像の先端位置の履歴を取得することによって前記直線状の動作を抽出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、前記合成画像生成部は、共通する区間を複数回通過した前記直線状の動作の軌跡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、前記合成画像生成部は、前記共通する区間の通過回数に応じて前記合成画像における前記直線状の動作の軌跡の表示態様を変え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、前記合成画像生成部は、前記共通する区間の通過回数の情報を、対応する前記直線状の動作の軌跡に付加して表示する前記合成画像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、前記合成画像生成部は、前記穿刺針検出部が前記穿刺針の像を検出し始めてから検出しなくなるまでの間に行われた前記直線状の動作の範囲を示す領域を前記超音波画像に重畳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、前記合成画像生成部は、前記超音波画像に表示される前記観測対象と前記穿刺針の軌跡との相対的な位置関係を保ちながら前記合成画像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、前記合成画像生成部は、前記穿刺針検出部が前記穿刺針の像を検出している状態が続いた後に前記穿刺針検出部が前記穿刺針の像を検出しなくなった場合、前記合成画像の生成を開始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、前記合成画像生成部は、前記合成画像を生成している場合において、前記穿刺針検出部が前記穿刺針の像を検出したとき、前記合成画像の生成を中止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、前記合成画像生成部は、前記穿刺針検出部が前記穿刺針の像を検出してから該穿刺針の像を検出しなくなるまでの間の前記直線状の動作の軌跡と、その後で前記穿刺針検出部が再び前記穿刺針の像を検出してから該穿刺針の像を検出しなくなるまでの間の前記直線状の動作の軌跡とを互いに異なる表示態様で表示する合成画像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、前記合成画像生成部は、前記穿刺針検出部が前記穿刺針の像を検出している間、前記合成画像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の作動方法は、観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波エコーに基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置の作動方法であって、穿刺針検出部が、前記超音波画像に表示される穿刺針の像を検出する穿刺針検出ステップと、動作抽出部が、前記超音波画像における前記穿刺針の像の履歴をもとに該穿刺針の先端における直線状の動作を抽出する動作抽出ステップと、合成画像生成部が、前記動作抽出ステップで抽出した前記直線状の動作の軌跡を生成して前記超音波画像に重畳することによって合成画像を生成する画像生成ステップと、を有することを特徴とする。

本発明に係る超音波観測装置の作動プログラムは、観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波エコーに基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置に、穿刺針検出部が、前記超音波画像に表示される穿刺針の像を検出する穿刺針検出ステップと、動作抽出部が、前記超音波画像における前記穿刺針の像の履歴をもとに該穿刺針の先端における直線状の動作を抽出する動作抽出ステップと、合成画像生成部が、前記動作抽出ステップで抽出した前記直線状の動作の軌跡を生成して前記超音波画像に重畳することによって合成画像を生成する画像生成ステップと、を実行させることを特徴とする。

本発明によれば、超音波画像における穿刺針の像の履歴をもとに該穿刺針の先端における直線状の動作を抽出し、直線状の動作の軌跡を生成して超音波画像に重畳することによって合成画像を生成するため、被検体内で穿刺針を複数回動作させた箇所を正確に把握することができる。

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診断システムの構成を模式的に示す図である。 図２は、超音波内視鏡の挿入部の先端部および硬質部先端の構成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および該超音波観測装置に接続される装置の機能構成を示すブロック図である。 図４は、Ｂモード画像に穿刺針の像が表示されている状態を模式的に示す図である。 図５は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の合成画像生成部が生成する合成画像の表示例を模式的に示す図である。 図６は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置が行う処理の概要を示すフローチャートである。 図７は、本発明の実施の形態１の変形例１における合成画像の表示例を模式的に示す図である。 図８は、本発明の実施の形態１の変形例２における合成画像の表示例を模式的に示す図である。 図９は、本発明の実施の形態１の変形例３における合成画像の表示例を模式的に示す図である。 図１０は、本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置が行う処理の概要を示すフローチャートである。 図１１は、本発明の実施の形態２における合成画像の表示例を模式的に示す図である。

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。

（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診断システムの構成を模式的に示す図である。同図に示す超音波診断システム１は、超音波内視鏡２と、超音波観測装置３と、カメラコントロールユニット（ＣＣＵ）４と、表示装置５と、光源装置６とを備える。

超音波内視鏡２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は、被検体に挿入される管状の挿入部２１と、挿入部２１の基端部に設けられ、ユーザに把持されてユーザからの操作入力を受け付ける操作部２２と、操作部２２から延びて複数の信号ケーブルおよび光源装置６が発生した照明光を伝送する光ファイバ等を含むユニバーサルコード２３と、ユニバーサルコード２３の操作部２２と反対側の端部に設けられるコネクタ２４とを有する。超音波内視鏡２は、例えば被検体の消化管（食道、胃、十二指腸、大腸）や呼吸器（気管、気管支）などを観測対象としており、観測対象に応じて様々なタイプのものが知られている。

挿入部２１は、超音波振動子が設けられる先端部２１１と、先端部２１１の基端側に連結される硬質部材によって外装された硬質部２１２と、硬質部２１２の基端側に設けられ、操作部２２が受け付ける操作入力に応じて湾曲可能な湾曲部２１３と、湾曲部２１３の基端側に設けられ、可撓性を有する部材によって外装された可撓管部２１４とを有する。挿入部２１の内部には、穿刺針を含む処置具を挿通するための挿通路である処置具チャンネル２１５が形成されている（図１では破線で記載）。また、挿入部２１の内部には、光源装置６から供給される照明光を伝送するライトガイドおよび各種信号を伝送する複数の信号ケーブルが設けられている（図示せず）。

図２は、挿入部２１の先端部２１１および硬質部２１２先端の構成を模式的に示す斜視図である。先端部２１１は、コンベックス型の超音波振動子２１１ａを有する。超音波振動子２１１ａは、電子走査型でもよいし機械走査型でもよい。硬質部２１２の先端には、処置具チャンネル２１５に連通する処置具用開口部２１２ａ、外部からの光を集光して撮像光学系へ導く撮像用開口部２１２ｂ、およびライトガイドの先端側に位置して照明光を出射する照明用開口部２１２ｃが形成されるとともに、送気送水用ノズル２１２ｄが設けられている。処置具用開口部２１２ａには、処置具の外部への突出方向を変更可能に処置具を載置する起上台２１２ｅが設けられている。起上台２１２ｅは、操作部２２の操作入力によって起上角度を変更可能である。撮像用開口部２１２ｂには対物レンズが装着され、照明用開口部２１２ｃには照明用レンズが装着される。

図２は、処置具用開口部２１２ａから処置具の一種である穿刺針１００を突出させた状態を示している。穿刺針１００は、操作部２２に形成される処置具挿入口２２１（図１参照）を介して処置具チャンネル２１５に挿入され、処置具用開口部２１２ａから外部へ突出する。

引き続き図１を参照して、超音波診断システム１の構成を説明する。コネクタ２４は、超音波観測装置３、カメラコントロールユニット４および光源装置６との接続を図る。コネクタ２４からは、超音波観測装置３との間で信号を送受信する超音波ケーブル、カメラコントロールユニット４との間で信号を送受信する電気ケーブル、および光源装置６が発生した照明光を伝送するライトガイドがそれぞれ延びている。超音波ケーブルの先端には、超音波観測装置３に接続する超音波コネクタが設けられている。電気ケーブルの先端には、カメラコントロールユニット４に接続する電気コネクタが設けられている。

超音波観測装置３は、超音波ケーブルを介して超音波内視鏡２との間で電気的な信号を送受信する。超音波観測装置３は、超音波内視鏡２から受信した電気的なエコー信号に所定の処理を施して超音波画像等を生成する。超音波観測装置３の機能および構成の詳細については、図３のブロック図を参照して後述する。

カメラコントロールユニット４は、電気ケーブルを介して超音波内視鏡２から受信した画像信号に所定の処理を施して内視鏡画像を生成する。

表示装置５は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）などを用いて構成され、超音波観測装置３によって生成された超音波画像や、カメラコントロールユニット４によって生成された内視鏡画像等のデータを受信して、それらの画像を表示する。

光源装置６は、被検体内を照明する照明光を生成し、ライトガイドを介してその照明光を超音波内視鏡２へ供給する。光源装置６は、水および空気を送るためのポンプも内蔵している。

図３は、本実施の形態１に係る超音波観測装置および該超音波観測装置に接続される装置の機能構成を示すブロック図である。超音波観測装置３は、超音波振動子２１１ａとの間で信号の送受信を行う送受信部３１と、送受信部３１から受信したエコー信号をもとにデジタルの受信データを生成する信号処理部３２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、超音波観測装置３の動作指示信号を含む各種情報の入力を受け付ける入力部３３と、超音波画像に含まれる穿刺針を検出する穿刺針検出部３４と、超音波画像における穿刺針の像の先端位置の履歴をもとに該穿刺針の直線状の動作を抽出する動作抽出部３５と、信号処理部３２が生成した受信データを含む情報を用いて超音波画像を含む各種画像のデータを生成する画像生成部３６と、超音波診断システム１全体の動作を統括して制御する制御部３７と、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３８と、を備える。

送受信部３１は、所定の波形および送信タイミングに基づいてパルス状の送信駆動波信号を超音波振動子２１１ａへ送信する。また、送受信部３１は、超音波振動子２１１ａから電気的なエコー信号を受信する。送受信部３１は、制御部３７が出力する各種制御信号を超音波内視鏡２に対して送信するとともに、超音波内視鏡２から識別用のＩＤを含む各種情報を受信して制御部３７へ送信する機能も有する。

信号処理部３２は、エコー信号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、デジタルの超音波画像用受信データを生成して出力する。信号処理部３２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の汎用プロセッサ、またはＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）もしくはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の特定の機能を実行する専用の集積回路等を用いて実現される。

穿刺針検出部３４は、画像処理によって超音波画像に表示されている穿刺針を検出し、検出した穿刺針の先端位置の超音波画像における座標を検出時刻等の情報とともに記憶部３８が有する穿刺針情報記憶部３８１に書き込んで記憶させる。穿刺針検出部３４は、例えば超音波画像の各画素の輝度を解析することにより、輝度値が大きい領域を穿刺針として検出する。なお、穿刺針検出部３４が、記憶部３８が予め記憶している穿刺針の超音波画像を用いてパターンマッチングを行うことにより、穿刺針を検出するようにしてもよい。

動作抽出部３５は、穿刺針情報記憶部３８１が記憶する穿刺針情報をもとに、超音波画像内で直線状の軌跡をなす動作を抽出する。この際、動作抽出部３５は、穿刺針の同一方向への移動開始から移動終了までを１つの動作として抽出する。このように動作抽出部３５が直線状の軌跡をなす動作を抽出することにより、例えば起上台２１２ｅの起上角度を変化させることによって穿刺針１００が穿刺する方向を変更させる際の軌跡が削除される。なお、ここでいう「直線状」とは、超音波画像内で１つの直線上を移動する場合だけでなく、その直線に沿った移動方向と直交する方向にあらかじめ設定された微小な幅を持つ細長の矩形領域内を穿刺針の先端が移動した場合も含む。

画像生成部３６は、受信データをもとに超音波画像データを生成する超音波画像生成部３６１と、動作抽出部３５が抽出した穿刺針の直線状の動作の軌跡を生成して超音波画像に重畳することによって合成画像を生成する合成画像生成部３６２とを有する。

超音波画像生成部３６１が生成する超音波画像は、例えば振幅を輝度に変換したＢモード画像である。図４は、Ｂモード画像に穿刺針の像が表示されている状態を模式的に示す図である。同図に示すＢモード画像１０１では、右上方部から画面中央部へ向けて直線的に延びる穿刺針像１１１が表示されている。なお、図４において、穿刺針像１１１以外の超音波画像の具体的な表示は省略している。穿刺針像１１１以外の超音波画像の具体的な表示を省略する点については、以下で参照する合成画像においても同様である。

合成画像生成部３６２は、動作抽出部３５が抽出した直線状の動作の軌跡を超音波画像に重畳することによって合成画像を生成する。図５は、合成画像生成部３６２が生成する合成画像の表示例を模式的に示す図である。同図に示す合成画像１０２には、複数の直線からなる軌跡群１２１が表示されている。本実施の形態１において、合成画像生成部３６２は、穿刺針検出部３４が穿刺針の像を検出し始めてから最初に穿刺針の像が検出されなくなった後、合成画像を生成する。すなわち、本実施の形態１において、合成画像生成部３６２は、１回の針生検が終了して超音波内視鏡２から穿刺針が引き抜かれることによって穿刺針検出部３４が穿刺針の像を検出しなくなって以降、合成画像を生成する。

合成画像生成部３６２は、Ｂモード画像に表示されている観測対象のフレームごとの位置の変化に合わせて穿刺針の像の表示領域を調整しながら、動作抽出部３５が抽出した直線状の動作の軌跡を表す線を配置することにより、合成画像を生成する。

合成画像生成部３６２が合成画像を生成した後に穿刺針検出部３４が再び穿刺針の像を検出した場合、合成画像生成部３６２は合成画像の生成を中止する。この場合、表示装置５では、Ｂモード画像が表示される。なお、この場合に合成画像生成部３６２が、穿刺針の視認性を阻害しない形式で軌跡を表示する合成画像を生成するようにしてもよい。穿刺針の視認性を阻害しない形式として、例えば軌跡を破線で表示したり、より目立たない色で表示したりする形式を挙げることができる。

合成画像生成部３６２が合成画像を生成した後に操作部２２のフリーズ用のボタンが操作入力を受け付けた場合、合成画像生成部３６２は合成画像の生成を中止してもよい。この場合、その後でフリーズ用のボタンが再度操作入力を受け付けてフリーズを解除するとき、合成画像生成部３６２は合成画像の生成を再開するようにすればよい。

制御部３７は、表示装置５の表示を制御する表示制御部３７１を有する。表示制御部３７１は、表示装置５に対し、画像生成部３６が生成した各種画像を表示させる制御を行う。

制御部３７は、演算および制御機能を有するＣＰＵ等の汎用プロセッサ、またはＡＳＩＣもしくはＦＰＧＡ等の専用の集積回路等を用いて実現される。制御部３７が汎用プロセッサまたはＦＰＧＡによって実現される場合は、記憶部３８が記憶する各種プログラムや各種データを記憶部３８から読み出し、超音波観測装置３の動作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。制御部３７がＡＳＩＣを用いて構成される場合は、各種処理を単独で実行してもよいし、記憶部３８が記憶する各種データ等を用いることによって各種処理を実行してもよい。本実施の形態１において、制御部３７と、信号処理部３２、穿刺針検出部３４、動作抽出部３５および画像生成部３６の少なくとも一部とを共通の汎用プロセッサまたは専用の集積回路等を用いて構成することも可能である。

記憶部３８は、穿刺針検出部３４が検出した穿刺針の像の先端位置の情報をその穿刺針の像の検出時刻等の情報とともに穿刺針情報として記憶する穿刺針情報記憶部３８１を有する。穿刺針情報記憶部３８１が記憶する穿刺針情報は、穿刺針検出部３４が穿刺針の像を検出しなくなってから再び穿刺針の像を検出し始めたとき、制御部３７の制御のもとで削除される。

記憶部３８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。作動プログラムを含む各種プログラムは、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。

記憶部３８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。

図６は、超音波観測装置３が行う処理の概要を示すフローチャートである。図６に示すフローチャートは、送受信部３１が観察モードに応じた送信駆動波の送信を開始し、超音波振動子２１１ａが超音波の送信を開始した後の処理を示している。

まず、送受信部３１は、超音波内視鏡２から超音波振動子２１１ａによる観測対象の測定結果であるエコー信号を受信する（ステップＳ１）。

続いて、送受信部３１は、超音波振動子２１１ａから受信したエコー信号に対して所定の受信処理を行う（ステップＳ２）。具体的には、送受信部３１は、エコー信号を増幅（ＳＴＣ補正）した後、フィルタリング、Ａ／Ｄ変換等の処理を施す。

この後、超音波画像生成部３６１は、送受信部３１が処理を施したエコー信号を用いてＢモード画像を生成し、そのデータを表示装置５へ出力する（ステップＳ３）。

穿刺針検出部３４は、生成されたＢモード画像を用いてＢモード画像に表示されている穿刺針の像の検出処理を行う（ステップＳ４）。穿刺針検出部３４がＢモード画像中に穿刺針の像を検出した場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）において、合成画像生成部３６２が１つ前のフレームで合成画像を生成しているとき（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、超音波観測装置３はステップＳ６へ移行する。

ステップＳ６において、表示制御部３７１は、軌跡を削除（非表示）する、または表示方法を変更する（ステップＳ６）。穿刺針検出部３４は、検出した穿刺針の像の先端位置の情報を検出時刻等の情報とともに穿刺針情報記憶部３８１へ書き込んで記憶させる（ステップＳ７）。穿刺針の像の先端位置の情報は、例えばＢモード画像中の座標で表される。ステップＳ６は、表示装置５が合成画像を表示している状態で新たに穿刺針が挿入された状況に相当する。ステップＳ６では、前回の穿刺針の軌跡を削除してもよいし、前回の軌跡であることを識別することができるように表示方法を変更してもよい。

続いて、表示制御部３７１は、Ｂモード画像を表示装置５に表示させる制御を行う（ステップＳ８）。

この後、入力部３３が終了を指示する信号の入力を受け付けた場合（ステップＳ９：Ｙｅｓ）、超音波観測装置３は一連の処理を終了する。これに対して、入力部３３が終了を指示する信号の入力を受け付けない場合（ステップＳ９：Ｎｏ）、超音波観測装置３はステップＳ１に戻る。

穿刺針検出部３４がＢモード画像中に穿刺針の像を検出した場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）において、合成画像生成部３６２が１つ前のフレームで合成画像を生成していないとき（ステップＳ５：Ｎｏ）、超音波観測装置３はステップＳ７へ移行する。

ステップＳ４において、穿刺針検出部３４がＢモード画像中に穿刺針の像を検出しない場合（ステップＳ４：Ｎｏ）を説明する。この場合において、合成画像生成部３６２が１つ前のフレームで合成画像を生成していないとき（ステップＳ１０：Ｎｏ）、超音波観測装置３はステップＳ１１へ移行する。この状況は、穿刺針検出部３４が一度も穿刺針を検出していない状況、または１つ前のフレームまで穿刺針の像を検出し続けており、今回のフレームで穿刺針の像を検出しなくなった状況に相当する。

ステップＳ１１において、穿刺針情報記憶部３８１が穿刺針の検出データを記憶している場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、すなわち穿刺針情報記憶部３８１が直前のフレームまでの複数フレームで連続して穿刺針の像の先端位置の情報を記憶している場合、動作抽出部３５は、穿刺針の像の先端位置の履歴をもとに穿刺針の先端における直線状の動作を抽出する（ステップＳ１２）。

ステップＳ１１において、穿刺針情報記憶部３８１が穿刺針の検出データを記憶していない場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）、超音波観測装置３は上述したステップＳ８へ移行する。この状況は、穿刺針検出部３４が一度も穿刺針を検出していない状況に相当する。

その後、合成画像生成部３６２は、動作抽出部３５が抽出した直線状の動作の軌跡を生成し、この軌跡をＢモード画像に重畳することによって合成画像を生成する（ステップＳ１３）。この際、合成画像生成部３６２は、穿刺針の先端における直線状の動作の軌跡とＢモード画像の観測対象との相対的な位置関係を保持する補正を行うことによって合成画像を生成する。

合成画像生成部３６２が本フレームで軌跡を生成した場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、制御部３７は穿刺針情報記憶部３８１が記憶する穿刺針の検出データを削除する（ステップＳ１５）。

続いて、表示制御部３７１は、合成画像生成部３６２が生成した合成画像を表示装置５に表示させる制御を行う（ステップＳ１６）。表示装置５が表示する合成画像は、例えば図５に示す合成画像１０２である。

ステップＳ１６の後、超音波観測装置３は、上述したステップＳ９へ移行する。

ステップＳ１０において、合成画像生成部３６２が１つ前のフレームで合成画像を生成しているとき（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、超音波観測装置３はステップＳ１３へ移行する。この状況は、少なくとも１つ前のフレームから穿刺針の像が検出されない状態が継続している状況に相当する。この状況において、ステップＳ１３では、合成画像生成部３６２が、新たに生成されたＢモード画像と１フレーム前に生成された軌跡とを用いて合成画像を生成する。

ステップＳ１４において、合成画像生成部３６２が本フレームで軌跡を生成していない場合（ステップＳ１４：Ｎｏ）、すなわち合成画像生成部３６２が本フレームよりも前のフレームで軌跡を生成している場合、超音波観測装置３はステップＳ１６へ移行する。

以上説明した本発明の実施の形態１によれば、超音波画像における穿刺針の像の履歴をもとに該穿刺針の先端における直線状の動作を抽出し、抽出した直線状の動作の軌跡を生成して超音波画像に重畳することによって合成画像を生成するため、被検体内で穿刺針を複数回動作させた箇所を正確に把握することができる。

本実施の形態１では、穿刺針検出部３４が穿刺針の像を検出しなくなったときに合成画像生成部３６２が合成画像の生成を開始し、その後で穿刺針検出部３４が穿刺針の像を再度検出したときには合成画像生成部３６２が合成画像の生成を中止する。したがって、本実施の形態１によれば、ユーザは穿刺針を一度抜いてから再挿入して２度目の針生検を行うまでの間、１度目の針生検の履歴を確認することができ、２度目の針生検で組織を採取する箇所をより正確に把握することができる。

（変形例１）
図７は、実施の形態１の変形例１における合成画像の表示例を模式的に示す図である。本変形例１において、合成画像生成部３６２は、動作抽出部３５が抽出した直線状の動作のうち、共通する区間を複数回通過した軌跡のみを用いて合成画像を生成する。図７に示す合成画像１０３は、図５に示す合成画像１０２と同じ穿刺針情報に基づいて生成された画像である。合成画像１０３に表示されている軌跡群１３１は、共通する区間を複数回通過した軌跡のみを示している。このため、同じ穿刺針情報に基づいて生成された合成画像１０２に表示されている軌跡群１２１よりも軌跡の本数が少なくなっている。

以上説明した変形例１によれば、複数回の動作で重複する部分を含む軌跡のみが表示されるため、組織を採取した可能性が高い部分を表示することができる。したがって、ユーザはより確実に組織を採取した可能性が高い場所を特定することができる。

なお、本変形例１において、重複回数が多い順に所定の順位までの軌跡を表示するようにしてもよい。

（変形例２）
図８は、実施の形態１の変形例２における合成画像の表示例を模式的に示す図である。本変形例２において、合成画像生成部３６２は、変形例１と同様に、動作抽出部３５が抽出した直線状の動作のうち、共通する区間を複数回通過した軌跡のみを用いて合成画像を生成することに加え、重複回数を軌跡の近くに付加する。図８に示す合成画像１０４は、図５に示す合成画像１０２と同じ穿刺針情報に基づいて生成された画像である。合成画像１０４に表示されている軌跡群１４１は、合成画像１０３の軌跡群１３１と同じ軌跡を表示するとともに、各軌跡の近傍に重複回数が表示されている。

このような変形例２によれば、複数回の動作で重複する部分を含む軌跡のみが重複回数とともに表示されるため、ユーザは一段と容易に組織を採取した可能性が高い部分を把握することができる。

なお、本変形例２において、重複回数を表示する代わりに重複回数に応じて軌跡の線の色や線の種類を異なる態様で表示する合成画像を生成するようにしてもよい。また、本変形例２において、変形例１と同様に重複回数が多い順に所定の順位までの軌跡を表示するようにしてもよい。

（変形例３）
図９は、実施の形態１の変形例３における合成画像の表示例を模式的に示す図である。本変形例３において、合成画像生成部３６２は、穿刺針検出部３４が穿刺針像を検出し始めてから検出しなくなるまでの間に該穿刺針の像が直線状の動作を行った範囲を示す領域をＢモード画像に重畳することによって合成画像を生成する。図９に示す合成画像１０５は、図５に示す合成画像１０２と同じ穿刺針情報に基づいて生成された画像である。合成画像１０５に示されている略楕円状の領域１５１が穿刺針の直線状の動作の範囲を示す領域である。領域１５１は、例えば全ての直線状の軌跡の最外周の輪郭として設定してもよいし、全ての直線状の軌跡を囲むような包絡線として設定してもよい。

本変形例３によれば、例えば次の生検動作で別の領域を穿刺したいような場合、ユーザは新たに穿刺すべき領域を容易に把握することができる。

なお、合成画像生成部３６２が、実施の形態１、変形例１および２で説明したように軌跡を表示する合成画像を生成した後で穿刺針検出部３４が再び穿刺針の像を検出した場合、合成画像生成部３６２は本変形例３で説明した輪郭表示の合成画像の生成を開始するようにしてもよい。この場合、合成画像生成部３６２は、穿刺針の像を検出しなくなったとき、軌跡を表示する合成画像の生成を再開する。操作部２２のフリーズ用のボタンの操作入力を受け付けた場合にも、合成画像生成部３６２が輪郭表示の合成画像の生成を開始し、フリーズ用ボタンの再操作入力を受け付けたときに軌跡を表示する合成画像の生成を再開するようにしてもよい。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２は、超音波画像における穿刺針の像の軌跡をほぼリアルタイムに表示することを特徴とする。本実施の形態２に係る超音波観測装置の構成は、実施の形態１で説明した超音波観測装置３の構成と同様である。

図１０は、本実施の形態２に係る超音波観測装置３が行う処理の概要を示すフローチャートである。ステップＳ２１〜Ｓ２３の処理は、実施の形態１で説明したステップＳ１〜Ｓ３の処理に順次対応している。

ステップＳ２３に続いて、穿刺針検出部３４は、生成されたＢモード画像を用いてＢモード画像中の穿刺針の像の検出処理を行う（ステップＳ２４）。穿刺針検出部３４がＢモード画像中に穿刺針の像を検出した場合（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）、穿刺針検出部３４は、検出した穿刺針の像の先端位置の情報を検出時刻等の情報とともに穿刺針情報記憶部３８１へ書き込んで記憶させる（ステップＳ２５）。

この後、穿刺針情報記憶部３８１が穿刺針の検出データを記憶している場合（ステップＳ２６：Ｙｅｓ）、すなわち穿刺針情報記憶部３８１が直前のフレームまでの複数フレームで連続して穿刺針の像の先端位置の情報を記憶している場合、動作抽出部３５は、穿刺針の像の先端位置の履歴をもとに穿刺針の先端における直線状の動作を抽出する（ステップＳ２７）。一方、穿刺針情報記憶部３８１が穿刺針情報を記憶していない場合（ステップＳ２６：Ｎｏ）、超音波観測装置３は、後述するステップＳ３０へ移行する。

ステップＳ２７の後、合成画像生成部３６２は、動作抽出部３５が抽出した直線状の動作の軌跡を超音波画像に重畳することによって合成画像を生成する（ステップＳ２８）。

続いて、表示制御部３７１は、合成画像生成部３６２が生成した合成画像を表示装置５に表示させる制御を行う（ステップＳ２９）。図１１は、表示装置５が表示する合成画像の表示例を模式的に示す図である。同図に示す合成画像１０６は、穿刺針像１１１と穿刺針像１１１の先端位置の軌跡１６１が識別可能な態様で表示されている。図１１では軌跡１６１を破線で表示する場合を例示しているが、軌跡１６１を穿刺針像１１１と異なる色で表示してもよいし、穿刺針像１１１と太さを変えて表示してもよい。

この後、入力部３３が終了を指示する信号の入力を受け付けた場合（ステップＳ３０：Ｙｅｓ）、超音波観測装置３は一連の処理を終了する。これに対して、入力部３３が終了を指示する信号の入力を受け付けない場合（ステップＳ３０：Ｎｏ）、超音波観測装置３はステップＳ２１に戻る。

穿刺針検出部３４がＢモード画像中に穿刺針の像を検出しない場合（ステップＳ２４：Ｎｏ）を説明する。この場合、超音波観測装置３が１つ前のフレームで合成画像を生成したとき（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）、制御部３７は穿刺針情報記憶部３８１が記憶する穿刺針の検出データを削除する（ステップＳ３２）。

この後、表示制御部３７１は、ステップＳ２３で生成されたＢモード画像を表示装置５に表示させる制御を行う（ステップＳ３３）。このように、本実施の形態２では、Ｂモード画像中に穿刺針の像が含まれない場合には穿刺針の軌跡を表示しない。ステップＳ３３の後、超音波観測装置３は、ステップＳ３０へ移行する。

ステップＳ３１において、超音波観測装置３が１つ前のフレームで合成画像を生成していないとき（ステップＳ３１：Ｎｏ）、超音波観測装置３はステップＳ３３へ移行する。

なお、ステップＳ３２の処理を行うことなく、ステップＳ３３において、表示制御部３７１が表示装置５に合成画像を表示させるようにしてもよい。その場合には、新たに穿刺針を検出したときに、表示制御部３７１が軌跡を削除して非表示とするかまたは表示方法を変更する。

以上説明した本発明の実施の形態２によれば、超音波画像における穿刺針の像の履歴をもとに該穿刺針の先端における直線状の動作を抽出し、抽出した直線状の動作の軌跡を生成して超音波画像に重畳することによって合成画像を生成するため、被検体内で穿刺針を複数回動作させた箇所を正確に把握することができる。

また、本実施の形態２によれば、穿刺針の像の直線状の軌跡をほぼリアルタイムに把握することができるため、１回の針生検で次に組織を採取したい箇所を正確に特定することができる。

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１、２によってのみ限定されるべきものではない。例えば、実施の形態１および２において、穿刺針検出部３４が穿刺針の像を検出しなくなった後に再び穿刺針の像を検出し始めたとき、穿刺針情報記憶部３８１がそれまでに記憶していた穿刺針の像の先端位置の情報に対し、新たに記憶される情報と識別可能な付加情報を付与して記憶し続けるようにしてもよい。この場合には、合成画像生成部３６２が、新旧の情報にそれぞれ対応する穿刺針の軌跡、すなわち異なる針生検における穿刺針の軌跡を識別可能な態様で表示する合成画像を生成するようにしてもよい。

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用いられる。

このように、本発明は、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。

１ 超音波診断システム
２ 超音波内視鏡
３ 超音波観測装置
４ カメラコントロールユニット
５ 表示装置
６ 光源装置
２１ 挿入部
３１ 送受信部
３２ 信号処理部
３３ 入力部
３４ 穿刺針検出部
３５ 動作抽出部
３６ 画像生成部
３７ 制御部
３８ 記憶部
１００ 穿刺針
１０１ Ｂモード画像
１０２、１０３、１０４、１０５、１０６ 合成画像
１１１ 穿刺針像
１２１、１３１、１４１ 軌跡群
１５１ 領域
１６１ 軌跡
２１１ 先端部
２１１ａ 超音波振動子
３６１ 超音波画像生成部
３６２ 合成画像生成部
３７１ 表示制御部
３８１ 穿刺針情報記憶部

Claims (15)

1. 観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波エコー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、
   前記超音波画像に表示される穿刺針の像を検出する穿刺針検出部と、
   前記超音波画像における前記穿刺針の像の履歴をもとに該穿刺針の先端における直線状の動作を抽出する動作抽出部と、
   前記動作抽出部が抽出した複数の前記直線状の動作の軌跡を生成して前記超音波画像に重畳することによって合成画像を生成する合成画像生成部と、
   を備え、
   前記合成画像生成部は、前記動作抽出部が抽出した複数の前記直線状の動作の軌跡のうち、共通する区間を複数回通過した軌跡のみを用いて合成画像を生成することを特徴とする超音波観測装置。
2. 前記穿刺針検出部が検出した前記穿刺針の像の先端位置の情報を記憶する穿刺針情報記憶部をさらに備え、
   前記動作抽出部は、前記穿刺針情報記憶部から前記穿刺針の像の先端位置の履歴を取得することによって前記直線状の動作を抽出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. 前記合成画像生成部は、
   前記動作抽出部が抽出した複数の前記直線状の動作の軌跡の少なくとも一部を生成して前記超音波画像に重畳することによって合成画像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。
4. 前記合成画像生成部は、
   前記共通する区間の通過回数に応じて前記合成画像における前記直線状の動作の軌跡の表示態様を変えることを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
5. 前記合成画像生成部は、
   前記共通する区間の通過回数の情報を、対応する前記直線状の動作の軌跡に付加して表示する前記合成画像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。
6. 前記合成画像生成部は、
   前記穿刺針検出部が前記穿刺針の像を検出し始めてから検出しなくなるまでの間に行われた前記直線状の動作の範囲を示す領域を前記超音波画像に重畳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。
7. 前記合成画像生成部は、
   前記超音波画像に表示される前記観測対象と前記穿刺針の軌跡との相対的な位置関係を保ちながら前記合成画像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。
8. 前記合成画像生成部は、
   前記穿刺針検出部が前記穿刺針の像を検出している状態が続いた後に前記穿刺針検出部が前記穿刺針の像を検出しなくなった場合、前記合成画像の生成を開始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。
9. 前記合成画像生成部は、
   前記合成画像を生成している場合において、前記穿刺針検出部が前記穿刺針の像を検出したとき、前記合成画像の生成を中止することを特徴とする請求項８に記載の超音波観測装置。
10. 観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波エコー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、
    前記超音波画像に表示される穿刺針の像を検出する穿刺針検出部と、
    前記超音波画像における前記穿刺針の像の履歴をもとに該穿刺針の先端における直線状の動作を抽出する動作抽出部と、
    前記動作抽出部が抽出した複数の前記直線状の動作の軌跡を生成して前記超音波画像に重畳することによって合成画像を生成する合成画像生成部と、
    を備え、
    前記合成画像生成部は、
    前記穿刺針検出部が前記穿刺針の像を検出してから該穿刺針の像を検出しなくなるまでの間の前記直線状の動作の軌跡と、その後で前記穿刺針検出部が再び前記穿刺針の像を検出してから該穿刺針の像を検出しなくなるまでの間の前記直線状の動作の軌跡とを互いに異なる表示態様で表示する合成画像を生成することを特徴とする超音波観測装置。
11. 前記合成画像生成部は、
    前記穿刺針検出部が前記穿刺針の像を検出している間、前記合成画像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。
12. 観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波エコーに基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置の作動方法であって、
    穿刺針検出部が、前記超音波画像に表示される穿刺針の像を検出する穿刺針検出ステップと、
    動作抽出部が、前記超音波画像における前記穿刺針の像の履歴をもとに該穿刺針の先端における直線状の動作を抽出する動作抽出ステップと、
    合成画像生成部が、前記動作抽出ステップで抽出した複数の前記直線状の動作の軌跡を生成して前記超音波画像に重畳することによって合成画像を生成する画像生成ステップであって、前記動作抽出部が抽出した複数の前記直線状の動作の軌跡のうち、共通する区間を複数回通過した軌跡のみを用いて合成画像を生成する画像生成ステップと、
    を有することを特徴とする超音波観測装置の作動方法。
13. 観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波エコーに基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置の作動方法であって、
    穿刺針検出部が、前記超音波画像に表示される穿刺針の像を検出する穿刺針検出ステップと、
    動作抽出部が、前記超音波画像における前記穿刺針の像の履歴をもとに該穿刺針の先端における直線状の動作を抽出する動作抽出ステップと、
    合成画像生成部が、前記動作抽出ステップで抽出した複数の前記直線状の動作の軌跡を生成して前記超音波画像に重畳することによって合成画像を生成する画像生成ステップであって、前記穿刺針検出部が前記穿刺針の像を検出してから該穿刺針の像を検出しなくなるまでの間の前記直線状の動作の軌跡と、その後で前記穿刺針検出部が再び前記穿刺針の像を検出してから該穿刺針の像を検出しなくなるまでの間の前記直線状の動作の軌跡とを互いに異なる表示態様で表示する合成画像を生成する画像生成ステップと、
    を有することを特徴とする超音波観測装置の作動方法。
14. 観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波エコーに基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置に、
    穿刺針検出部が、前記超音波画像に表示される穿刺針の像を検出する穿刺針検出ステップと、
    動作抽出部が、前記超音波画像における前記穿刺針の像の履歴をもとに該穿刺針の先端における直線状の動作を抽出する動作抽出ステップと、
    合成画像生成部が、前記動作抽出ステップで抽出した複数の前記直線状の動作の軌跡を生成して前記超音波画像に重畳することによって合成画像を生成する画像生成ステップであって、前記動作抽出部が抽出した複数の前記直線状の動作の軌跡のうち、共通する区間を複数回通過した軌跡のみを用いて合成画像を生成する画像生成ステップと、
    を実行させることを特徴とする超音波観測装置の作動プログラム。
15. 観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子を備えた超音波プローブが取得した超音波エコーに基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置に、
    穿刺針検出部が、前記超音波画像に表示される穿刺針の像を検出する穿刺針検出ステップと、
    動作抽出部が、前記超音波画像における前記穿刺針の像の履歴をもとに該穿刺針の先端における直線状の動作を抽出する動作抽出ステップと、
    合成画像生成部が、前記動作抽出ステップで抽出した複数の前記直線状の動作の軌跡を生成して前記超音波画像に重畳することによって合成画像を生成する画像生成ステップであって、前記穿刺針検出部が前記穿刺針の像を検出してから該穿刺針の像を検出しなくなるまでの間の前記直線状の動作の軌跡と、その後で前記穿刺針検出部が再び前記穿刺針の像を検出してから該穿刺針の像を検出しなくなるまでの間の前記直線状の動作の軌跡とを互いに異なる表示態様で表示する合成画像を生成する画像生成ステップと、
    を実行させることを特徴とする超音波観測装置の作動プログラム。

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