JPH08206116A

JPH08206116A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPH08206116A
Application number: JP31650995A
Authority: JP
Inventors: Nahoko Toyoshima; 直穂子豊嶋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-12-06
Filing date: 1995-12-05
Publication date: 1996-08-13

Abstract

(57)【要約】【課題】装置の小型化を図ると共に、超音波プローブの
操作性を損なうことなく被検体の３次元像を生成するこ
とにある。【解決手段】超音波プローブを用いて被検体を超音波ビ
ームで走査し、そのエコー信号により被検体の断層像を
作成する超音波診断装置において、超音波プローブ２に
３点の超音波式センサの超音波受信器３ａ〜３ｃを固定
し、保持具４の取付板に３点の超音波式センサの超音波
発信器５ａ〜５ｃを取付けて、これら発振器及び受信器
の間の距離を測定し、超音波式センサにより測定された
信号を被検体の断層像を得るタイミングに同期して取込
んで距離データを得、その距離データから超音波走査面
の位置・姿勢を計測して、被検体の断層像とその位置・
姿勢データとを合成して被検体の３次元画像を生成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は超音波診断装置にお
いて、特に複数の２次元超音波断層像から３次元像を合
成するようにした超音波診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数の２次元超音波断層像から３次元像
を合成する超音波診断装置としては、特開平５−２２８
２４５号公報に開示されているものがある。この装置を
実現するには、各２次元超音波断層像が被検体のどの部
分をどの方向に操作して得られたものであるかを測定す
る必要があるため、該公報では多関節アームを用いた方
法を挙げている。

【０００３】この方法は多関節アームの先端に超音波プ
ローブを取付け、アームの関節角度から超音波プローブ
の位置・姿勢を幾何学的に求めるものである。また、超
音波走査面は超音波プローブに対して常に一定の位置と
姿勢をとることから、超音波プローブの位置・姿勢を求
めることで超音波走査面の位置・姿勢を計算することが
できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平５−２
２８２４５号公報に開示されている多関節アームを用い
た方法では、超音波プローブの動きがアームによって拘
束されるため、超音波プローブの操作性が損なわれるこ
とがある。

【０００５】また、超音波プローブの操作領域を確保す
るには、十分な作業領域を持つアームが必要となるた
め、装置が大型化するという問題がある。本発明は上記
のような問題を解消するためになされたもので、第１の
目的は装置の小型化を図ることができると共に、超音波
プローブの操作性を損なうことなく被検体の３次元像を
生成でき、また第２の目的は超音波プローブの使用する
環境が変化しても高精度に被検体の３次元像を生成でき
る超音波診断装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、次のような手段により超音波診断装置を構
成するものである。請求項１に対応する発明は、超音波
プローブを用いて被検体を超音波ビームで走査し、その
エコー信号により前記被検体の断層像を作成する超音波
診断装置において、超音波走査面の位置・姿勢を計測す
ることを目的として前記超音波プローブに少なくとも３
つのセンサを全てが同一直線上に並ばないように固定
し、さらに空間上に少なくとも３つのセンサを全てが同
一直線上に並ばないように配置して前記超音波プローブ
側のセンサと前記空間上のセンサのそれぞれの間の距離
を測定する距離センサと、前記被検体の断層像を得るタ
イミングに同期して前記距離センサにより測定された信
号を取込んで距離データを得る距離センサ制御手段と、
この距離センサ制御手段により得られる距離データから
超音波走査面の位置・姿勢を演算する位置姿勢演算手段
と、前記被検体の断層像と前記位置姿勢演算手段により
求められた位置・姿勢データとを合成して被検体の３次
元画像を生成する３次元画像合成手段とを備える。

【０００７】請求項２に対応する発明は、請求項１に対
応する発明の距離センサとして超音波式センサを用い、
且つ超音波プローブに固定される少なくとも３点は超音
波センサの超音波発信器又は超音波受信器の一方を設
け、空間上に配置される少なくとも３点は超音波発信器
又は超音波受信器の他方を設ける。

【０００８】請求項３に対応する発明は、請求項１に対
応する発明の距離センサとして光学式センサを用い、且
つ超音波プローブに固定される少なくとも３点に光学式
センサの発光器又は受光器の一方を設け、空間上に配置
される少なくとも３点に発光器又は受光器の他方を設け
る。

【０００９】請求項４に対応する発明は、請求項２に対
応する発明の超音波式センサの超音波発信器又は超音波
受信器の一方を超音波プローブの上部に取付けられた固
定部材の上面に固定し、超音波発信器又は超音波受信器
の他方をスタンド式保持具の取付板に超音波発信器又は
超音波受信器の一方に対応させて取付ける。

【００１０】請求項５に対応する発明は、請求項３に対
応する発明の光学式センサの発光器又は受光器の一方を
超音波プローブの上部に取付けられた固定部材の上面に
固定し、発光器又は受光器の他方をスタンド式保持具の
取付板に発光器又は受光器の一方に対応させて取付け
る。

【００１１】請求項６に対応する発明は、超音波プロー
ブを用いて被検体を超音波ビームで走査し、そのエコー
信号により前記被検体の断層像を作成すると共に、超音
波走査面の血流情報を超音波断層上に表示するカラーフ
ローマッピング機能を有する超音波診断装置において、
超音波走査面の位置・姿勢を計測することを目的として
前記超音波プローブに少なくとも３つのセンサを全てが
同一直線上に並ばないように固定し、さらに空間上に少
なくとも３つのセンサを全てが同一直線上に並ばないよ
うに配置して前記超音波プローブ側のセンサと前記空間
上のセンサのそれぞれの間の距離を測定する距離センサ
と、前記被検体の断層像を得るタイミングに同期して前
記距離センサにより測定された信号を取込んで距離デー
タを得る距離センサ制御手段と、この距離センサ制御手
段により得られる距離データから超音波走査面の位置・
姿勢を演算する位置姿勢演算手段と、前記被検体の断層
像上に表示される血流情報と前記位置姿勢演算手段によ
り求められるその位置・姿勢データとを合成して被検体
の血流の３次元画像を生成する３次元画像合成手段とを
備える。

【００１２】請求項７に対応する発明は、超音波プロー
ブを用いて被検体を超音波ビームで走査し、そのエコー
信号により前記被検体の断層像を作成する超音波診断装
置において、超音波走査面の位置・姿勢を計測すること
を目的として前記超音波プローブに少なくとも３つのセ
ンサを全てが同一直線上に並ばないように固定し、さら
に空間上に少なくとも３つのセンサを全てが同一直線上
に並ばないように配置して前記超音波プローブ側のセン
サと前記空間上のセンサのそれぞれの間の距離を測定す
る超音波式距離センサと、前記被検体の断層像と前記超
音波式距離センサにより計測された超音波走査面の位置
・姿勢とを合成して被検体の３次元画像を生成する３次
元画像合成手段とを備え、超音波診断前に前記超音波式
距離センサの超音波発信器と超音波受信器をある設定さ
れた距離に固定して超音波の伝達速度を計測し、その伝
達速度を用いて超音波診断時の超音波プローブの位置・
姿勢を計測する。

【００１３】請求項８に対応する発明は、超音波プロー
ブを用いて被検体を超音波ビームで走査し、そのエコー
信号により前記被検体の断層像を作成する超音波診断装
置において、超音波走査面の位置・姿勢を計測すること
を目的として前記超音波プローブに少なくとも３つのセ
ンサを全てが同一直線上に並ばないように固定し、さら
に空間上に少なくとも３つのセンサを全てが同一直線上
に並ばないように配置して前記超音波プローブ側のセン
サと前記空間上のセンサのそれぞれの間の距離を測定す
る超音波式距離センサと、前記被検体の断層像と前記超
音波式距離センサにより計測された超音波走査面の位置
・姿勢とを合成して被検体の３次元画像を生成する３次
元画像合成手段とを備え、前記超音波式距離センサの超
音波発信器と超音波受信器とは別個に設けられた超音波
発信器と超音波受信器をある設定された距離に固定し、
超音波診断前或いは診断時にこの別個の超音波発信器と
超音波受信器との間の超音波の伝達速度を計測すると共
に、その伝達速度を用いて超音波診断時の超音波プロー
ブの位置・姿勢を計測する。

【００１４】請求項９に対応する発明は、請求項１又は
請求項６乃至請求項８の何ずれか１つの項に対応する発
明の超音波プローブは、プローブ本体と、このプローブ
本体に取付けられた連結部材と、少なくとも３つのセン
サが固定され前記連結部材に着脱自在に取付られたセン
サ取付板とを備えたものである。

【００１５】請求項１０に対応する発明は、請求項９に
対応する発明のセンサ取付板を連結部材に着脱自在に取
付けた場合、プローブ本体の形状によらず超音波断層面
とセンサとの相対位置と姿勢が一定になるように連結部
材を構成する。

【００１６】従って、上記のような構成の超音波診断装
置にあっては、次のような作用効果が得られる。請求項
１乃至請求項３に対応する発明によれば、超音波プロー
ブに固定された少なくとも３点と空間上に配置された少
なくとも３点の間の距離を距離センサにより求め、その
結果から超音波走査面の位置・姿勢を求めるようにして
いるので、超音波プローブの動きが拘束されることがな
く、従来の多関節アームを用いるものに比較して操作性
が良く、しかも装置全体の小形化を図ることができると
共に、設置面積の縮小化を図り得る。

【００１７】請求項４又は請求項５に対応する発明によ
れば、距離センサとして超音波式センサの超音波発信
器、超音波受信器の一方、又は光学式センサの発光器、
受光器の一方を超音波プローブの上部に取付けられた固
定部材の上面に同一直線上にならないように固定し、他
方をスタンド式保持具の取付板の下面に取付けるように
しているので、被検体の走査面に対する移動及び操作が
容易になり、しかもその取扱いも簡便である。

【００１８】請求項６に対応する発明によれば、超音波
走査面の血流情報を超音波断層像上に表示可能なカラー
フローマッピング機能を持たせることにより、複数の超
音波走査面の血流情報とその位置・姿勢から被検体の血
流の３次元像を合成することができる。

【００１９】請求項７又は請求項８に対応する発明によ
れば、超音波診断前又は超音波診断時に超音波式距離セ
ンサ又は別個に設けられた超音波式距離センサの超音波
発信器と超音波受信器とをある距離に設定したときの超
音波診断前又は超音波診断時の超音波の伝達速度を用い
て超音波診断時の超音波プローブの位置・姿勢を計測す
ることにより、超音波プローブを使用する環境が変化し
ても、装置を複雑化せずに超音波プローブの位置、姿勢
の測定精度を向上させることができる。

【００２０】請求項９に対応する発明によれば、センサ
が固定されたセンサ取付板をプローブ本体に取付けられ
た連結部材に着脱自在に取付られるので、このセンサ取
付板を他の形状の異なるプローブ本体に対しても共通に
使用可能な構成としておくことにより、形状の異なる他
のセンサ本体に容易に取付けることができ、また通常の
超音波診断装置として使用する場合にはセンサ取付板を
連結部材から取外すことができる。

【００２１】請求項１０に対応する発明によれば、プロ
ーブ本体の形状によらずセンサと超音波断層面の相対位
置と姿勢が変わらないため、センサ信号を超音波断層面
の位置姿勢に変換する方法が１通りとなり、操作性の向
上を図ることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明による超音波診断装置
の第１の実施の形態を示す外観図である。図１におい
て、１は超音波診断装置本体、２は距離センサーとして
用いられる例えば３つの超音波式センサの受信器（以下
超音波受信器と呼ぶ）３ａ，３ｂ，３ｃを備えた超音波
プローブ、４は距離センサーとして用いられる例えば３
つの超音波式センサーの発信器５ａ，５ｂ，５ｃ（以下
超音波発信器と呼ぶ）を保持するスタンド式の保持具、
６は超音波プローブ２の超音波受信器３ａ，３ｂ，３ｃ
により受信されたエコー信号をもとに３次元画像を生成
する３次元画像生成装置、７はこの３次元画像生成装置
６で生成された３次元画像を表示する画像表示装置であ
る。

【００２３】上記超音波プローブ２は、図２に示すよう
に超音波ビームで被検体を走査するプローブ本体２−１
とこのプローブ本体２−１の上端部に取付けられた座板
２−２に所定の間隔を存して埋設された超音波受信器３
ａ，３ｂ，３ｃとから構成されている。

【００２４】また、超音波発信器５ａ，５ｂ，５ｃは図
３に示すようにほぼ２等辺三角形に形成された取付板４
−１の底角部分と頂角部分に超音波発振面を下向きにし
てそれぞれ埋設され、且つ取付板４−１の頂角部分の端
部をフレキシブル動体４−２を介して保持具に保持され
ている。

【００２５】一方、超音波診断装置本体１は、超音波プ
ローブ２を用いて超音波ビームで被検体を走査して得ら
れる情報を処理して図２に示す超音波走査面８の断層像
を得るものである。

【００２６】さらに、３次元画像生成装置６は、超音波
センサよりセンサ信号及び超音波診断装置本体１より断
層像データを取込んで３次元画像を生成するもので、こ
の３次元画像生成装置６は距離センサー制御部９、位置
姿勢演算部１０、記憶部１１及び３次元画像合成部１２
から構成されている。

【００２７】ここで、距離センサー制御部９は超音波診
断装置本体１より超音波ビームの走査と同期して出力さ
れる同期信号が入力されると超音波センサに動作指令を
与えて超音波センサよりセンサ信号を取込むものであ
る。

【００２８】位置姿勢演算部１０は距離センサー制御部
９より距離データを取込んで超音波走査面の位置及び姿
勢を求めるものである。また、記憶部１１は超音波診断
装置本体１より入力される断層像データを記憶すると共
に、位置姿勢演算部１０で求められた超音波走査面の位
置・姿勢データを記憶するものである。

【００２９】さらに、３次元画像合成部１２は記憶部１
１に記憶されている位置・姿勢データ及び断層像データ
を合成して３次元画像を生成し、その３次元画像を画像
表示装置７に出力するものである。

【００３０】次に上記のように構成された超音波診断装
置の作用について述べる。いま、超音波診断装置本体１
より超音波ビームの走査指令が出されると、超音波プロ
ーブ２より出力される超音波ビームで被検体を走査する
ことにより、図２に示すような超音波走査面８の断層像
が得られ、この断層像データは３次元画像生成装置６の
記憶部１１に記憶される。

【００３１】一方、超音波ビームの走査と同期した信号
が３次元画像生成装置６の距離センサー制御部９に入力
される。すると、この距離センサー制御部９は超音波セ
ンサに動作指令を与え、超音波受信器３ａ，３ｂ，３ｃ
と超音波発信器５ａ，５ｂ，５ｃとの間の距離を測定
し、その距離データを位置姿勢演算部１０に与えて超音
波走査面８の位置と姿勢を計算する。

【００３２】このような操作を繰返すことで、多数の例
えば２５６組の超音波走査面８の断層像データとその位
置・姿勢データを求め、記憶部１１に保存する。かくし
て、被検体の走査を終了した後、記憶部１１に保存され
ている断層像データと超音波走査面８の位置と姿勢デー
タを３次元画像合成部１２に取込んで、被検体の３次元
像を合成し、画像表示装置７に表示する。

【００３３】ここで、超音波センサーを用いて超音波走
査面の位置・姿勢の検出手法の詳細について述べると次
の通りである。図１に示す保持具４を予め被検体近傍の
所定の位置にセットした状態で超音波発信器３ａ〜３ｃ
より超音波を発信させる。このとき超音波受信器３ａ〜
３ｃは、図２に示すようにプローブ本体２−１の操作と
一体に移動するので、超音波発信器５ａ〜５ｃとの距離
は変動する。

【００３４】そこで、超音波発信器５ａ〜５ｃと超音波
受信器３ａ〜３ｃとの間の距離は、超音波発信器５ａ〜
５ｃをｎとし、超音波受信器３ａ〜３ｃをｍとすると、
超音波発信器ｎ（５ａ〜５ｃ）より発信された超音波が
超音波受信器ｍ（３ａ〜３ｃ）に受信されるまでの時間
Ｔmnを測定することにより求めることができる。

【００３５】即ち、図５に示すように超音波発信器ｎ
（５ａ〜５ｃ）と、超音波受信器ｍ（３ａ〜３ｃ）の距
離ｌｍｎは、次式により求めることができる。ｌmn＝Ｔmn×ｃ …… （１）但し、ｃは音速この場合、超音波発信器５ａ〜５ｃに対する超音波受信
器３ａ〜３ｃの座標は、図６に示すように超音波発信器
５ａ〜５ｃを中心として、それぞれの半径がｌｍａ，ｌ
ｍｂ，ｌｍｃである球の交点としてその座標を求めるこ
とができる。

【００３６】従って、超音波走査面は超音波プローブに
対して、常に一定の位置と姿勢をとることから、超音波
プローブ上の３点の座標から超音波走査面の位置・姿勢
を計算することができる。

【００３７】なお、超音波受信器３ａ〜３ｃと超音波発
信器５ａ〜５ｃは、それぞれ一直線上に配置しないよう
にする。このように第１の実施の形態では、スタンド式
の保持具４に保持された取付板４−１に３個の超音波発
信器５ａ〜５ｃを所定の間隔を存して配設し、プローブ
本体２−１の上端部に取付けられた座板２−２に超音波
受信器３ａ〜３ｃを所定の間隔を存して配設して、これ
ら超音波発信器５ａ〜５ｃと超音波受信器３ａ〜３ｃと
の間の距離を測定し、その距離データから超音波走査面
の位置・姿勢を求めると共に、超音波プローブ２を用い
て被検体を超音波ビームで走査し、そのエコー信号によ
り断層像データを得て、これら複数の超音波断層像デー
タとその位置・姿勢から被検体の３次元画像を合成して
生成するようにしたものである。従って、従来のように
超音波プローブの動きを拘束する多関節アームを用いる
ものに比較して操作性に優れ、且つ装置の小型化と設置
面積の縮小化を図ることができる。

【００３８】なお、上記第１の実施の形態では、保持具
４側に超音波発信器５ａ〜５ｃを設け、超音波プローブ
側に超音波受信器３ａ〜３ｃを設ける場合について述べ
たが、超音波受信器３ａ〜３ｃを保持具４側に、超音波
発信器５ａ〜５ｃを超音波プローブ側に入替えて設けた
場合でも前記実施の形態と同様の効果を得ることができ
る。

【００３９】また、上記実施の形態では距離センサとし
て超音波式センサを使用したが、光学式センサを用いて
も良い。この場合も、超音波プローブ上の少なくとも３
点に設けられた発光器と空間の少なくとも３点に固定さ
れた受光器との距離を測定することにより、上記実施の
形態と同じ方法で超音波走査面の位置・姿勢を求めるこ
とができる。

【００４０】さらに、上記実施の形態において、超音波
診断装置本体１に超音波走査面の血流情報を超音波断層
上に表示するカラーフローマッピング機能を持たせてお
くことにより、被検体の断層像上に表示される血流情報
と位置姿勢演算部により求められる位置・姿勢データと
を合成して被検体の血流の３次元画像を生成することが
できる。

【００４１】次に本発明の第２及び第３の実施の形態に
ついて説明する。前述した第１の実施の実施の形態にお
いては、距離センサとして超音波式センサを用いて超音
波受信器と超音波発信器との間で超音波が伝達する時間
を測定し、それに音速を掛けることで両者間の距離を求
めているが、この場合音速が温度等の影響により変化す
ると測定値に誤差が生じる。

【００４２】そこで、超音波式センサの測定精度を上げ
るためには、音速を正確に把握する必要があるが、その
ために音速を間接的に計算するには温度や風などさまざ
まな環境要素の測定が必要となるため、装置が複雑化す
る。

【００４３】第２の実施の形態では、使用直前に、超音
波発信器と超音波受信器を治具を用いてある距離に固定
し、発信器と受信器との間を超音波が伝達する時間から
音速を直接的に計算し、この音速を用いて超音波診断時
のプローブの位置・姿勢の計算に供するものである。

【００４４】図７は第２の実施の形態の超音波式距離セ
ンサの構成を示す斜視図である。即ち、超音波プローブ
を用いて診断を行う前に図７に示すように底角部分と頂
角部分に超音波発信器５ａ，５ｂ，５ｃがその超音波発
振面を下向きにしてそれぞれ埋設された２等辺三角形の
取付板４−１にほぼＬ字形の治具２１の垂直部の上端を
取付け、水平部上の端部に上端部の座板２−２に所定の
間隔を存して超音波受信器３ａ，３ｂ，３ｃが埋設され
た超音波プローブ２を取付ける。この場合、超音波受信
器３ａ，３ｂ，３ｃと超音波発信器５ａ，５ｂ，５ｃと
が予め設定した距離Ｌになるように超音波センサの位置
決めをして固定される。

【００４５】この状態で超音波センサの発信器５ａ，５
ｂ，５ｃより超音波を発信し、これを受信器３ａ，３
ｂ，３ｃにより受信してこれらの間を超音波が伝達する
時間Ｔを測定し、次式により音速Ｃを計算してメモリに
記憶する。

【００４６】Ｃ＝Ｌ／Ｔ …… （２）その後、プローブを治具２１より取外し、診断を開始す
るが、診断中のプローブの位置、姿勢を計算する際には
第１の実施例で述べた（１）式の音速ｃに代えて上記
（２）式で求められた音速Ｃを用いる。

【００４７】このように超音波診断を行う前に超音波プ
ローブを使用する環境下での音速Ｃを予め計測しておく
だけで、装置を複雑化せずに超音波プローブの位置、姿
勢の検出精度を向上することができる。

【００４８】次に本発明の第３の実施の形態について説
明する。第３の実施の形態では、超音波プローブの使用
中、超音波発信器と超音波受信器を治具を用いてある距
離に固定し、発信器と受信器との間を超音波が伝達する
時間から音速を直接的に計算し、この音速を用いて超音
波診断時のプローブの位置・姿勢の計算に供するもので
ある。

【００４９】図８は第３の実施の形態の超音波式距離セ
ンサの構成を示す斜視図である。即ち、図８に示すよう
に超音波診断時に使用される超音波センサとは別個に一
組の超音波センサの発信器５ｄと受信器３ｄを２等辺三
角形の取付板４−１上に所定距離Ｌを存して取付け、超
音波診断時に用いられる超音波発信器５〜５ｃと超音波
受信器３ａ〜３ｃによる測定タイミングに同期させて超
音波発信器５ｄと超音波受信器３ｄとの間を超音波が伝
達する時間Ｔを測定し、前述同様に（２）式により音速
Ｃを求めると共に、この音速Ｃを用いて超音波発信器５
ａ〜５ｃと超音波受信器３ａ〜３ｃによりプローブの位
置、姿勢を計算する際に（１）式の音速ｃに代入して求
めるものである。

【００５０】このようにすれば、超音波診断時の環境下
での音速Ｃを計測しながら、プローブの位置、姿勢を求
めることができるので、上述同様に装置を複雑化せずに
超音波診断中に環境が変化しても超音波プローブの位
置、姿勢の検出精度を向上することができる。

【００５１】以上述べた第１の実施の形態乃至第３の実
施の形態においては、何ずれも超音波プローブ２として
超音波本体２−１の上端部に取付けられた座板２−３に
複数個のセンサを埋設して固定するようにしたが、この
ような構成の超音波プローブ２では種類の異なる複数の
プローブに対してそれぞれセンサが必要となる上、被検
体の断層像のみを表示する通常の超音波診断装置として
使用する場合、センサがプローブを操作する際の邪魔に
なる。

【００５２】また、超音波プローブに着脱可能な治具を
介してセンサを固定する場合も、プローブの形状毎にセ
ンサを固定する治具が必要となるため、やはりプローブ
の形状毎に治具とセンサが必要となる。

【００５３】そこで、本発明の第４の実施の形態では、
超音波診断診断装置に使用される超音波プローブとして
次のような構成とするものである。図９は超音波プロー
ブの構成例を示す斜視図である。

【００５４】図９において、３１はプローブ本体、３２
はこのプローブ本体３１の上端部に取付けられた段差部
を有する連結部材で、この連結部材３２の上段部に２個
のロッド差込み穴３２ａが設けられている。また、この
連結部材３２の上段部の側方には図１０に示すようにロ
ッド差込み穴３２ａに連通するネジ穴３２ｂが設けられ
ている。

【００５５】一方、３３は板面に複数個（図中では３
個）のセンサ３４が埋設されたほぼ三角形状のセンサ取
付板で、このセンサ取付板３３の基部３３ａの下面には
上記連結部材３２の上段部に有するロッド差込み穴３２
ａに対応するロッド３３ｂが設けられている。

【００５６】このようなセンサ取付板３３を連結部材３
２に取付けるには、図１０に示すようにセンサ取付板３
３の基部３３ａに設けられたロッド３３ｂを連結部材３
２の上段部に有するロッド差込み穴３２ａに挿入し、さ
らに上段部の側方に有するネジ穴にネジ３５をネジ込む
ことにより、センサ取付板３３が連結部材３２に固定さ
れる。

【００５７】従って、このような構成の超音波プローブ
とすれば、プローブ本体３１に取付けられた連結部材３
２にセンサ取付板３３を着脱自在に取付けることが可能
となるので、例えば図１１に示すように形状の異なるプ
ローブ本体３１´と交換して使用する場合であっても、
図９に示すセンサ取付板３３を連結部材３２から取外
し、このセンサ取付板３３をプローブ本体３１´に取付
けられた連結部材３２とは若干形状の異なる連結部材３
２´に容易に取付けることができる。

【００５８】この場合、図１１において、連結部材３２
´にセンサ取付板３３を取付けたときの取付部分に対す
る超音波断層面３６の相対的位置姿勢が図９において連
結部材３２にセンサ取付板３３を取付けた場合の取付部
分に対する超音波断層面３６´の相対位置姿勢に等しく
なるように連結部材３２´の寸法を決定する。即ち、図
９及び図１１において、ａ₁ ＝ａ₂ 、ｂ₁ ＝ｂ₂ となる
ようにしてある。

【００５９】また、センサ３４はセンサ取付板３３に固
定されているので、プローブの形状によらず、センサと
超音波断層面の相対位置を一定にすることができる。よ
って、センサ信号を超音波断層面の位置姿勢に変換する
方法が一通りとなし得る。

【００６０】なお、上記構成例では連結部材３２，３２
´とセンサ取付板３３との取付構造として連結部材３
２，３２´側に設けられた２個のロッド挿入穴にセンサ
取付板３３側に設けられたロッド３３ｂを挿入し、これ
らをネジにより固定するようにしたが、図１２に示すよ
うに連結部材３２側に１つのロッド挿入用角穴３２ｃを
設け、センサ取付板３３側に角形のロッド３３ｃを設け
て、このロッドをロッド挿入用角穴に挿入し、側方より
ネジ３５により固定するようにしてもよい。

【００６１】また、図１３に示すように連結部材３２側
に楔状の突起３２ｄを設け、センサ取付板３３側にキー
溝３３ｄを形成してこのキー溝３３ｄに突起３２ｄをス
ライド可能に嵌込んで、センサ取付板３３の前面よりネ
ジ３５を挿入して固定するようにしてもよい。

【００６２】このような構成の超音波プローブによれ
ば、センサ３４が取付けられたセンサ取付板３３を連結
部材３２に着脱自在に取付られるので、形状の異なるプ
ローブ本体であっても、このセンサ取付板３３を容易に
取付けることができ、装置の簡略化を図ることができ
る。また、通常の超音波診断装置として使用する場合、
センサ取付板３３をプローブ本体から取外すことができ
るので、操作性の向上を図ることができる。

【００６３】一方、プローブ本体の形状によらず、セン
サと超音波断層面の相対位置が変わらないため、センサ
信号を超音波断層面の位置姿勢に変換する方法が１通り
となる。よって、超音波フローブの種類を意識すること
なく装置を使用でき、操作性の向上を図ることができ、
装置の制御も単純化することができる。

【００６４】

【発明の効果】以上述べたように本発明による超音波診
断装置によれば、装置の小型化を図ることができると共
に、超音波プローブの操作性を損なうことなく被検体の
３次元像を生成することができ、また超音波プローブ使
用中、あるいは使用直前に超音波発信器と超音波受信器
を治具を用いてある距離に固定し、その間を超音波が伝
達する時間から音速を直接的に求め、この音速を用いて
超音波プローブの位置、姿勢の検出することにより、超
音波プローブの使用する環境が変化しても高精度に被検
体の３次元像を生成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による超音波診断装置の第１の実施例の
全体構成を示す斜視図。

【図２】同実施例における超音波式距離センサの受信器
を備えた超音波プローブを示す斜視図。

【図３】同実施例における超音波式距離センサの発信器
とその保持具を示す斜視図。

【図４】同実施例における３次元画像生成装置の構成を
示すブロック図。

【図５】同実施例において、３次元画像の生成方法を説
明するための図。

【図６】同実施例において生成される３次元画像の合成
図。

【図７】本発明の第２の実施例における超音波式距離セ
ンサの構成を示す斜視図。

【図８】本発明の第３の実施例における超音波式距離セ
ンサの構成を示す斜視図。

【図９】本発明の第４の実施例における超音波プローブ
の構成を示す斜視図。

【図１０】同実施の形態における連結部材とセンサ取付
板との取付構造を説明するための斜視図。

【図１１】図９とは形状の異なる超音波プローブの構成
を示す斜視図。

【図１２】同実施の形態において、連結部材とセンサ取
付板との異なる取付構造を説明するための斜視図。

【図１３】同実施の形態において、連結部材とセンサ取
付板とのさらに異なる取付構造を説明するための斜視
図。

【符号の説明】

１……超音波診断装置本体、２……超音波プローブ、３
ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ……超音波受信器、４……保持
具、５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ……超音波発信器、６……
３次元画像生成装置、７……画像表示装置、８……超音
波走査面、９……距離センサー制御部、１０……位置姿
勢演算部、１１……記憶部、１２……３次元画像合成
部、２１……治具、３１……プローブ本体、３２……連
結部材、３３……センサ取付板、３４……センサ、３５
……ネジ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超音波プローブを用いて被検体を超音波
ビームで走査し、そのエコー信号により前記被検体の断
層像を作成する超音波診断装置において、超音波走査面の位置・姿勢を計測することを目的として
前記超音波プローブに少なくとも３つのセンサを全てが
同一直線上に並ばないように固定し、さらに空間上に少
なくとも３つのセンサを全てが同一直線上に並ばないよ
うに配置して前記超音波プローブ側のセンサと前記空間
上のセンサのそれぞれの間の距離を測定する距離センサ
と、前記被検体の断層像を得るタイミングに同期して前
記距離センサにより測定された信号を取込んで距離デー
タを得る距離センサ制御手段と、この距離センサ制御手
段により得られる距離データから超音波走査面の位置・
姿勢を演算する位置姿勢演算手段と、前記被検体の断層
像と前記位置姿勢演算手段により求められた位置・姿勢
データとを合成して被検体の３次元画像を生成する３次
元画像合成手段とを備えたことを特徴とする超音波診断
装置。
【請求項２】距離センサとして超音波式センサを用
い、且つ超音波プローブに固定される少なくとも３点は
超音波センサの超音波発信器又は超音波受信器の一方を
設け、空間上に配置される少なくとも３点は超音波発信
器又は超音波受信器の他方を設けることを特徴とする請
求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】距離センサとして光学式センサを用い、
且つ超音波プローブに固定される少なくとも３点に光学
式センサの発光器又は受光器の一方を設け、空間上に配
置される少なくとも３点に発光器又は受光器の他方を設
けることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項４】超音波式センサの超音波発信器又は超音
波受信器の一方を超音波プローブの上部に取付けられた
固定部材の上面に固定し、超音波発信器又は超音波受信
器の他方をスタンド式保持具の取付板に超音波発信器又
は超音波受信器の一方に対応させて取付けるようにした
ことを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項５】光学式センサの発光器又は受光器の一方
を超音波プローブの上部に取付けられた固定部材の上面
に固定し、発光器又は受光器の他方をスタンド式保持具
の取付板に発光器又は受光器の一方に対応させて取付け
るようにしたことを特徴とする請求項３記載の超音波診
断装置。
【請求項６】超音波プローブを用いて被検体を超音波
ビームで走査し、そのエコー信号により前記被検体の断
層像を作成すると共に、超音波走査面の血流情報を超音
波断層上に表示するカラーフローマッピング機能を有す
る超音波診断装置において、超音波走査面の位置・姿勢を計測することを目的として
前記超音波プローブに少なくとも３つのセンサを全てが
同一直線上に並ばないように固定し、さらに空間上に少
なくとも３つのセンサを全てが同一直線上に並ばないよ
うに配置して前記超音波プローブ側のセンサと前記空間
上のセンサのそれぞれの間の距離を測定する距離センサ
と、前記被検体の断層像を得るタイミングに同期して前
記距離センサにより測定された信号を取込んで距離デー
タを得る距離センサ制御手段と、この距離センサ制御手
段により得られる距離データから超音波走査面の位置・
姿勢を演算する位置姿勢演算手段と、前記被検体の断層
像上に表示される血流情報と前記位置姿勢演算手段によ
り求められるその位置・姿勢データとを合成して被検体
の血流の３次元画像を生成する３次元画像合成手段とを
備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】超音波プローブを用いて被検体を超音波
ビームで走査し、そのエコー信号により前記被検体の断
層像を作成する超音波診断装置において、超音波走査面の位置・姿勢を計測することを目的として
前記超音波プローブに少なくとも３つのセンサを全てが
同一直線上に並ばないように固定し、さらに空間上に少
なくとも３つのセンサを全てが同一直線上に並ばないよ
うに配置して前記超音波プローブ側のセンサと前記空間
上のセンサのそれぞれの間の距離を測定する超音波式距
離センサと、前記被検体の断層像と前記超音波式距離セ
ンサにより計測された超音波走査面の位置・姿勢とを合
成して被検体の３次元画像を生成する３次元画像合成手
段とを備え、超音波診断前に前記超音波式距離センサの
超音波発信器と超音波受信器をある設定された距離に固
定して超音波の伝達速度を計測し、その伝達速度を用い
て超音波診断時の超音波プローブの位置・姿勢を計測す
るようにしたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項８】超音波プローブを用いて被検体を超音波
ビームで走査し、そのエコー信号により前記被検体の断
層像を作成する超音波診断装置において、超音波走査面の位置・姿勢を計測することを目的として
前記超音波プローブに少なくとも３つのセンサを全てが
同一直線上に並ばないように固定し、さらに空間上に少
なくとも３つのセンサを全てが同一直線上に並ばないよ
うに配置して前記超音波プローブ側のセンサと前記空間
上のセンサのそれぞれの間の距離を測定する超音波式距
離センサと、前記被検体の断層像と前記超音波式距離セ
ンサにより計測された超音波走査面の位置・姿勢とを合
成して被検体の３次元画像を生成する３次元画像合成手
段とを備え、前記超音波式距離センサの超音波発信器と
超音波受信器とは別個に設けられた超音波発信器と超音
波受信器をある設定された距離に固定し、超音波診断前
或いは診断時にこの別個の超音波発信器と超音波受信器
との間の超音波の伝達速度を計測すると共に、その伝達
速度を用いて超音波診断時の超音波プローブの位置・姿
勢を計測するようにしたことを特徴とする超音波診断装
置。
【請求項９】超音波プローブは、プローブ本体と、こ
のプローブ本体に取付けられた連結部材と、少なくとも
３つのセンサが固定され前記連結部材に着脱自在に取付
られたセンサ取付板とを備えたことを特徴とする請求項
１又は請求項６乃至請求項８の何ずれか１つの項に記載
の超音波診断装置。
【請求項１０】センサ取付板を連結部材に着脱自在に
取付けた場合、プローブ本体の形状によらず超音波断層
面とセンサとの相対位置と姿勢が一定になるように連結
部材を構成したことを特徴とする請求項９記載の超音波
診断装置。