JPH10151131A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｂモード像を表示可能な超音波診断装置にお
いて、現在得られているＢモード像とそれと同様の部位
についてのＸ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置等による解剖学的
画像との位置関係付け（特に位置合わせ）を自動的に行
い、所望部位の位置確認等を簡単，迅速、かつ正確に行
えるようにする。 【解決手段】 外部からボリューム画像を含む複数の画
像を入力する画像データ入力装置２３と、特定被検体の
特定診断部位のＢモード像の表示に当たり、そのＢモー
ド像の断層位置に対応する位置の同被検体の同診断部位
の断層像を前記画像データ入力装置２３からの画像によ
り得て前記Ｂモード像に並べて若しくは重ねて、又は一
定時間間隔で交互に表示させる画像位置関係付け表示手
段２４とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｂモード像（Ｂモ
ード表示方式による像：超音波断層像）を表示可能な超
音波診断装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の超音波診断装置は、図４
に示すように、被検体内に向けて超音波を送波すると共
に被検体内からの超音波反射波を受波する探触子１と、
この探触子１を制御し超音波を送波させると共に受波し
た反射波から反射エコー信号を検出する超音波送受信部
２と、この超音波送受信部２からの反射エコー信号をデ
ィジタル化するＡ／Ｄ変換器３と、このＡ／Ｄ変換器３
から順次出力される画像データを記憶するメモリ部４
と、メモリ部４から読み出した画像データを映像信号に
変換する表示回路部５と、この表示回路部５からの映像
信号を入力して画像として表示する画像表示部６と、こ
の画像表示部６に表示される画像データを記録する画像
データ記録装置９と、上記各構成要素の制御及び入力さ
れた画像データの加工等を行う中央演算装置７と、この
中央演算装置７に接続され診断情報等の各種データや操
作指令を入力する操作盤８とを備えてなる。

【０００３】なお図４において、１０は入出力インター
フェース１１を介して中央演算装置７に接続された外部
装置である。また、１２は被検体内の診断部位の超音波
画像、ここではＢモード像（超音波断層像）を得て診断
する際に上記画像表示部６の画面隅部に表示されるボデ
ィマーク、１３はボディマーク１２上において探触子１
の向きを示すオリエンテーションマークで、これらの診
断部位情報は上記操作盤８から入力される。

【０００４】このような超音波診断装置では、被検体内
の診断部位に対して超音波を送波し、その反射エコー信
号により上記診断部位の超音波断層像が画像表示部６や
画像データ記録装置９に得られる。ここで上記従来装置
では、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置等、超音波診断装置以
外の画像診断装置で得られた同様の部位の画像（画像デ
ータ）がある場合でもそれを超音波診断時において直接
的に有効利用することができない。そこでその画像は、
例えばフィルムや印画紙等に記録され、それを医師等が
目視して解剖学的知識をもとに探触子１を動かしながら
所望部位を探し当て、その部位の超音波観察，診断を行
うというように利用されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来装置
では、現在、被検体内のどの部位を診断対象として超音
波を送受波しているかの情報を得る手段をもっていな
い。そのためネットワークや記録媒体を介して入力され
た同様部位についてのＸ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置等によ
る解剖学的画像（画像データ）がある場合でも、それと
超音波診断装置により現在得られている超音波断層像と
の位置関係付け（特に位置合わせ）を行おうとしても上
記のように目視以外でそれをする方法がなく、例えば所
望部位の位置確認等のための作業に手間と時間を要する
上に正確性に欠けるという問題点があった。

【０００６】本発明の目的は、現在得られている超音波
断層像とそれと同様の部位についてのＸ線ＣＴ装置やＭ
ＲＩ装置等による解剖学的画像との位置関係付け（特に
位置合わせ）を自動的に行うことができ、例えば所望部
位の位置確認を簡単，迅速、かつ正確に行うことができ
る超音波診断装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、Ｂモード像
を表示可能な超音波診断装置において、外部からボリュ
ーム画像を含む複数の画像を入力する画像データ入力装
置と、特定被検体の特定診断部位のＢモード像の表示に
当たり、そのＢモード像の断層位置に対応する位置の同
被検体の同診断部位の断層像を前記画像データ入力装置
からの画像により得て前記Ｂモード像に並べて若しくは
重ねて、又は一定時間間隔で交互に表示させる画像位置
関係付け表示手段とを設けることにより達成される。

【０００８】画像位置関係付け表示手段は、特定被検体
の特定診断部位のＢモード像の表示に当たり、そのＢモ
ード像の断層位置に対応する位置（通常は一致する位
置）の同被検体の同診断部位の断層像を画像データ入力
装置からの画像により得て前記Ｂモード像に例えば並べ
て表示させる。これにより、現在得られているＢモード
像（超音波断層像）とそれと同様の部位についてのＸ線
ＣＴ装置やＭＲＩ装置等による解剖学的画像との位置関
係付け（特に位置合わせ）を自動的に行うことができ、
例えば所望部位の位置確認が簡単，迅速、かつ正確に行
える。

【０００９】なお、画像位置関係付け表示手段におい
て、特定被検体の特定診断部位のＢモード像の断層位置
に対応する位置の断層像の、上記画像データ入力装置か
らの画像による取得は、次のようにすることで可能であ
る。すなわち、画像データ入力装置から入力された画像
上の各画素が、３次元立体空間での相対位置関係が分か
るフォーマットで記録することで可能であり、これによ
り被検体の同一平面上にない任意の４点と、その点に対
応する画素との位置関係を明確にし、当該画像データ入
力装置からの画像と上記Ｂモード像をリンクさせればよ
い。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。図１は、本発明による超音波診断装
置の一実施形態を示すブロック図である。この超音波診
断装置は、図１に示すように、探触子１と、超音波送受
信部２と、Ａ／Ｄ変換器３と、メモリ部４と、表示回路
部５と、画像表示部６と、画像データ記録装置９と、中
央演算装置７と、操作盤８と、外部装置１０と、入出力
インターフェース１１とを備える。また、３次元空間内
での位置を求めるための発信器１５及び受信器１６と、
これらと上記中央演算装置７とを接続する入出力インタ
ーフェース１４と、外部からの画像データを入力する画
像データ入力装置２４とを備える。

【００１１】この場合、上記探触子１は、被検体内の診
断部位に向けて超音波を送波すると共にその反射波を受
波するもので、図示省略したがその内部には超音波の発
生源（送波源）であると共に反射波を受波する振動子が
設けられている。超音波送受信部２は、上記探触子１を
制御して超音波を送波させると共に受波した反射波から
反射エコー信号を検出するもので、図示省略したがその
内部には、パルス発生器、受信増幅器及びそれらの制御
回路を有している。

【００１２】Ａ／Ｄ変換器３は、上記超音波送受信部２
から出力される反射エコー信号を入力してディジタル信
号に変換するものである。メモリ部４は、上記Ａ／Ｄ変
換器３から順次出力される画像データ、ここではＢモー
ド像（超音波断層像）データを記憶するもので、例えば
メモリバッファからなる。

【００１３】表示回路部５は、上記メモリ部４から読み
出した超音波断層像データをアナログ信号に変換して表
示用の映像信号とするもので、その内部にはＤ／Ａ変換
器及び映像信号変換回路が設けられている。画像表示部
６は、上記表示回路部５から出力される映像信号を入力
して画像として表示するもので、例えばテレビモニタか
らなる。

【００１４】画像データ記録装置９は、上記画像表示部
６の画面に表示された画像や、メモリ部４に記憶されて
いる画像データ等を記録するもので、例えば光磁気ディ
スクや、カラービデオプリンタ等からなる。画像データ
記録装置９としてビデオプリンタを用いた場合には、上
記画像表示部６へ入力される映像信号を同時に取り込み
画像表示部６で表示される画像をハードコピーできる。

【００１５】中央演算装置７は、以上の各構成要素の制
御及び入力された画像データの加工等を行うもので、例
えばＣＰＵからなる。操作盤８は、上記中央演算装置７
に接続され、診断情報等の各種データや操作指令を入力
するもので、例えばキーボード、トラックボール又はジ
ョイスティック等からなる。入出力インターフェース１
１を介して接続された外部装置１０は、中央演算装置７
により制御されるもので、操作盤８から中央演算装置７
への操作指令に従って画像データが格納され、あるいは
そこに格納されている診断情報（例えば測定条件や画像
データそのもの）が読み込まれたりする。

【００１６】１２は被検体内の診断部位の超音波断層像
を得て診断する際に上記画像表示部６の画面隅部に表示
されるボディマーク、１３はボディマーク１２上におい
て探触子１の向きを示すオリエンテーションマークで、
これら診断部位情報は上記操作盤８から入力される。

【００１７】ここで本発明においては、中央演算装置７
に、入出力インターフェース１４を介して発信器１５及
び受信器１６が接続されている。これら中央演算装置
７、入出力インターフェース１４、発信器１５及び受信
器１６は画像位置関係付け表示手段２３の主構成をな
す。ここで、画像位置関係付け表示手段２３は、特定被
検体の特定診断部位の超音波断層像の表示に当たり、そ
の超音波断層像の断層位置に対応する位置（通常は一致
する位置）の同被検体の同診断部位の断層像を後述画像
データ入力装置からの画像により得て上記超音波断層像
に並べて若しくは重ねて、又は一定時間間隔で交互に表
示させるものである。また本発明においては、入出力イ
ンターフェース１１を介して画像データ入力装置２４も
接続されている。以下、これらについて説明する。

【００１８】すなわち、画像データ入力装置２４は、Ｘ
線ＣＴ装置やＭＲＩ装置等の他の画像診断装置（図示せ
ず）で記録された記録媒体を読み込む装置あるいはネッ
トワークにおけるホストコンピュータ等からなる。この
画像データ入力装置２４は、中央演算装置７により制御
され、複数の診断画像、ここではボリュームスキャンに
よる複数のＸ線ＣＴ像や、ＭＲＩ装置による複数のＭＲ
Ｉ像（ボリューム画像を含む）等の立体画像データのう
ち必要な画像データをメモリ部４に与えるものである。

【００１９】また、上記発信器１５及び受信器１６は、
探触子１が被検体のどの部位に位置しているかを知るた
めの情報を得るもので、各々固有の３軸直交系の座標空
間を有し、発信器１５で設定される座標空間での受信器
１６の位置を知ることができると共に、その受信器１６
の３軸直交系の座標軸間のねじれ（オイラー角等）を知
ることができるものが使用される。例えば、発信器１５
は３軸直交系の磁場を発生する磁場発生コイルからな
り、受信器１６は３軸直交系の磁場を検出できる検出コ
イルからなる。そして、発信器１５は例えば被検体を寝
載するテーブル（被検体テーブル）の任意の位置に固定
され、受信器１６は探触子１の側面や内部等に設けられ
る。発信器１５は、場合により被検体にベルト等を用い
て固定してもよい。発信器１５と受信器１６の位置は上
記とは逆にしてもよい。

【００２０】図２は、受信器１６を内蔵する探触子１の
一例を示す斜視図である。この図２に示すように、探触
子１には互いに直交する３軸ｘ，ｙ，ｚが設定されてい
る。ここでは、オリエンテーションマーク１３の方向を
簡単に設定できるように、探触子１の外側面に極性表示
マーク１７をｘ軸の正の方向に合わせて設定してある。

【００２１】次に、上記のような発信器１５と受信器１
６との距離及び３軸直交系の座標軸間のねじれの算出に
ついて説明する。まず、図１に示す発信器１５と受信器
１６とを、各々の３軸直交系の磁場発生コイルと磁場検
出コイルのコイル面が互いに直交するように配置する。
そして、上記発信器１５の各コイルに交流電流を流して
交流磁場を発生させる。この発信器１５で発生された交
流磁場は、受信器１６の３つの検出コイルで検出され、
電気信号に変換される。このとき、発信器１５の３つの
コイルのうち、どのコイルが磁場を発生したかを明確に
するため、コイル毎に周波数を変えるか、時分割して交
流磁場を発生させるとよい。上記受信器１６の検出コイ
ルに流れる電流により磁気双極子が仮定でき、発信器１
５の磁場発生コイルと受信器１６の検出コイルとの距
離、磁気双極子の方向ベクトルのなす角度は、上記検出
コイルで検出された磁場強度と発信器１５で与えた磁気
双極子モーメントから求まる。これにより、発信器１５
と受信器１６との距離、３軸直交系の各座標軸間のねじ
れが算出できる。

【００２２】このように磁気を使用した場合には、発信
器１５で出力する磁場強度によって異なるが、例えば半
径４０ｃｍ程度の範囲内において位置の誤差が２〜３ｍ
ｍ以内の精度で測定でき、角度の精度は２〜３゜程度の
誤差で観測できる。このような発信器１５及び受信器１
６を用いることで、その発信器１５の３軸直交系の各座
標軸から発生される磁場を受信器１６で検出し、各方向
成分及びその磁場強度から発信器１５と受信器１６との
距離、位置及び３軸直交系の各座標軸間のねじれ（オイ
ラー角等）が求められる。

【００２３】次に、上記のような発信器１５と受信器１
６とを備えた超音波診断装置の使用について説明する。
まず、発信器１５を例えば被検体テーブル等の任意の位
置に固定しておき、その発信器１５の座標系内での位置
座標を求めることができるペン型のスタイラスセンサ
（図示せず）を用いて、上記座標系内の任意の点αの位
置座標を計測する。次に、図２に示すように探触子１に
設定したｘ，ｙ，ｚ軸の座標系内の点、例えばｘ軸と探
触子ケース１ａとの一方の交点１８ａを上記点αと一致
させるように探触子１を移動して固定する。そして、こ
のときの探触子１内の受信器１６の位置座標（ｘ1，ｙ
1，ｚ1）と、発信器１５の座標軸とのオイラー角（θ
ｘ，θｙ，θｚ）を測定する。

【００２４】上記点αの位置は、上記スタイラスセンサ
で測定してあるので、発信器１５で設定された座標空間
での受信器１６の原点からｘ軸と探触子ケース１ａとの
交点１８ａまでの位置ベクトルは、点αの座標を（ｘ
0，ｙ0，ｚ0）とすると、 （ｘ0−ｘ1，ｙ0−ｙ1，ｚ0−ｚ1） で表わすことができる。そして、この点を上記オイラー
角（θｘ，θｙ，θｚ）で回転させることにより、受信
器１６の座標系における位置ベクトルが得られる。

【００２５】図２におけるｘ軸と探触子ケース１ａとの
交点１８ａの場合と同様に、ｘ軸と探触子ケース１ａと
の他方の交点１８ｂについて、及びｙ軸と探触子ケース
１ａとの交点１９について、各々受信器１６の座標系に
おける位置ベクトルを求めると、上記発信器１５で設定
された座標空間と受信器１６の座標系との関係が得ら
れ、その受信器１６の位置及びその座標系のねじれを検
出することができる。これにより、発信器１５と受信器
１６との位置関係が得られる。

【００２６】次に、発信器１５を、被検体との位置関係
が固定されるように、例えば被検体テーブルの所定位置
に固定する。その後、上記スタイラスセンサを用いて発
信器１５の座標系内での被検体の位置関係を把握してお
けば、座標変換により上記被検体と探触子１との位置関
係が求められる。このとき、発信器１５の原点及び座標
軸と被検体との位置関係を常に固定するか、その都度位
置関係を計測する必要がある。受信器１６と探触子１の
位置関係も同様である。発信器１５と被検体及び受信器
１６と探触子１の各々の位置関係が一定であれば、発信
器１５と受信器１６の相対位置関係がほぼリアルタイム
で計測できるため、被検体に対する探触子１の相対位置
関係が算出でき、被検体上での探触子１の相対位置を知
ることができる。

【００２７】図３は、発信器１５の座標空間に関係なく
設定する空間座標の一例を説明するための図である。す
なわち図３においては、被検体２０を寝載する被検体テ
ーブル２１をＸＹ平面（２２はその原点）に設定し（図
３（ｂ））、この被検体テーブル２１上に寝載した状態
の被検体２０の胸部を垂直に通過するようにＺ軸を設定
している（図３（ａ））。なお、このＺ軸は、必ずしも
被検体２０の胸部を通過する必要はなく、ＸＹ平面に垂
直であるならばボディマーク１２を選び出すのに最適と
なるような他の位置に設定してもよい。

【００２８】Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置等で得られた立
体画像（Ｘ線ＣＴ装置のボリュームスキャンによるＸ線
ＣＴ像，ＭＲＩ装置によるボリューム画像）の画素の位
置と超音波診断装置で得られる画素の位置とは、次のよ
うな方法で一致させる。まず、上記立体画像の各画素
を、超音波診断装置で設定する３次元空間座標と同様な
方法で表現する。すなわち、超音波断層像の任意画素の
位置が、原点となる画素からの位置ベクトルで表現でき
る場合、上記立体画像の画素の位置が原点となる画素か
らの位置ベクトルで表現できるようにその画像を記録し
ておく。また、超音波診断装置で得られる画像（超音波
断層像）については、打ち出された超音波ビームの方向
と反射波が観測されるまでの時間と音速から、その画像
上の画素の位置が探触子１に設定した原点からの位置ベ
クトルで求められる。これより、探触子１の設定座標系
での位置とその向き及び予め計測しておいた設定座標系
内での被検体２０の位置から、設定座標系内の画素の位
置が求められる。

【００２９】以上により、超音波断層像の画素の位置
と、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置等で得られた立体画像中
の画素の位置とが一致するように座標変換ができるよう
になる。具体的には、上記立体画像中の画素を探触子１
の原点となる位置で指し示し、空間内で対応する位置と
して記録しておく。このキャリブレーションを同一平面
上にない４点以上について行えば、探触子１の位置や超
音波断層像上の画素と対応する上記立体画像中の画素を
探し出すことができる。

【００３０】実際の手順は次の通りである。すなわち、
探触子１、超音波送受信部２及びＡ／Ｄ変換器３の動作
により被検体２０内の診断部位に向けて超音波を送波
し、その反射波を受波して上記診断部位についての断層
像データをメモリ部４に記録，収集する。この際、発信
器１５から発信された信号を探触子１に取り付けられた
受信器１６で受波し、この信号を入出力インターフェー
ス１４を介して中央演算装置７に与える。中央演算装置
７は与えられた信号を解析して探触子１の位置を求め
る。この位置情報から超音波断層像の各画素の位置を中
央演算装置７で求め、それらの画素位置に対応する、こ
こでは一致する位置の上記立体画像中の各画素をネット
ワークや記録媒体等から画像データ入力装置２４を使用
して順次読み出し、二次元画像（断層像）に再構築して
メモリ部４に書き込む。そして、このメモリ部４に書き
込まれた画像データを表示回路部５が映像信号に変換
し、画像表示部６で画像として表示する。表示の仕方
は、画像表示部６の同一画面の上下又は左右に並べて表
示させる方法が一般的となるが、同一画面の同一位置に
一定時間間隔で交互に表示させる等、他の方法であって
もよい。

【００３１】なお上述例では、画像位置関係付け表示手
段２３を主として中央演算装置７、入出力インターフェ
ース１４、発信器１５及び受信器１６で構成したがこれ
のみに限定されない。また、発信器１５及び受信器１６
も磁場発生コイルや磁場検出コイルを用いたもののみに
限定されない。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、現
在得られている超音波断層像とそれと同様の部位につい
てのＸ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置等による解剖学的画像と
の位置関係付け（特に位置合わせ）を自動的に行うこと
ができ、例えば所望部位の位置確認を簡単，迅速、かつ
正確に行うことができるという効果がある。

【００３３】特に上述実施形態によれば、任意に設定さ
れた座標空間内で被検体と探触子の相対位置及びその方
向を検出でき、このことから３次元座標空間で、画像デ
ータ入力装置からの画像データと被検体の各部位の位置
合わせができるようにキャリブレーションを行い、その
後に診断を行うことで、診断画像内の各組織と体表（探
触子の位置）との位置関係を検出でき、被検体の診断部
位情報をも得られることになり、入力された診断画像と
の合成が簡単になる。これにより、超音波診断装置で検
査中の超音波断層面に対応するＸ線ＣＴ装置の断層像や
ＭＲＩ装置の断層像が超音波断層像と同一画面上に表示
され、比較しながら検査をすることができるようにな
る。また、Ｘ線ＣＴ検査時やＭＲＩ検査時に注目してい
た部位の血流情報をＣＦＭ（カラーフローマッピング）
等でリアルタイムで検査したい場合、その位置合わせが
簡単に行えるようなる。より高い精度で位置計測が行え
るようになれば、位置情報から合成したＸ線ＣＴ装置や
ＭＲＩ装置の断層像にＣＦＭの画像を合成することで各
診断装置の優れた部分を組み合わせた診断が可能になる
等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の一実施形態を示すブロック図であ
る。

【図２】図１中の受信器を内蔵する探触子の一例を示す
斜視図である。

【図３】図１中の発信器の座標空間に関係なく設定する
空間座標の一例を説明するための図である。

【図４】従来装置のブロック図である。

【符号の説明】

１…探触子、２…超音波送受信部、３…Ａ／Ｄ変換器、
４…メモリ部、５…表示回路部、６…画像表示部、７…
中央演算装置、８…操作盤、９…画像データ記録装置、
１０…外部装置、１１，１４…入出力インターフェー
ス、１２…ボディーマーク、１３…オリエンテーション
マーク、１５…発信器、１６…受信器、２３…画像位置
関係付け表示手段、２４…画像データ入力装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｂモード像を表示可能な超音波診断装置
   において、外部からボリューム画像を含む複数の画像を
   入力する画像データ入力装置と、特定被検体の特定診断
   部位のＢモード像の表示に当たり、そのＢモード像の断
   層位置に対応する位置の同被検体の同診断部位の断層像
   を前記画像データ入力装置からの画像により得て前記Ｂ
   モード像に並べて若しくは重ねて、又は一定時間間隔で
   交互に表示させる画像位置関係付け表示手段とを具備す
   ることを特徴とする超音波診断装置。