JPH1189840A - 穿刺針並びに超音波撮像方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡素な構成の穿刺針並びにそのような穿刺針
を用いる超音波撮像方法および超音波撮像装置を実現す
る。また、多様な振動が可能な穿刺針並びにそのような
穿刺針を用いる超音波撮像方法および超音波撮像装置を
実現する。 【解決手段】 穿刺針部材８２と、ディスクの中心の貫
通部において穿刺針部材に緊結された起振部材８６とを
備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、穿刺針並びに超音
波撮像方法および装置に関し、特に、穿刺した状態で超
音波により可視化するのに適した穿刺針、並びに穿刺針
の像を可視化する超音波撮像方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】被検体内に穿刺した穿刺針を超音波撮像
によって可視化する装置として、例えば特表平８−５０
６９７９号公報に記載されたものが知られている。これ
は、穿刺針を被検体内でたわみ振動させ、穿刺針からの
超音波エコーのドップラ信号に基づいて穿刺針の画像を
生成するようにしたものである。

【０００３】穿刺針をたわみ振動させるために、振り子
部を持つ特殊な形状の機械的な運動体が用いられる。そ
のような運動体を圧電振動体ないし磁歪振動体で加振す
ることにより、振り子部を、互いに垂直な３方向におい
てそれぞれ固有の周波数で共振させ、振り子部に取り付
けた穿刺針をたわみ振動させるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の装置において
は、機械的な運動体の振り子部の共振により穿刺針をた
わみ振動させるようにしているので、所望の振動を可能
にするための運動体の形状は極めて複雑なものとなる。
また、特殊な形状の運動体の機械的共振を利用している
ので、穿刺針の振動の態様は固定的なものとなる。

【０００５】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、その目的は、簡素な構成の穿刺針、並び
に、そのような穿刺針を用いる超音波撮像方法および超
音波撮像装置を実現することである。また、多様な振動
が可能な穿刺針、並びに、そのような穿刺針を用いる超
音波撮像方法および超音波撮像装置を実現することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

（１）上記の課題を解決する第１の発明は、穿刺針部材
と、ディスク状の起振部材の中心にあけられた貫通部に
おいて前記穿刺針部材に緊結可能な手段を有する圧電効
果による起振部材と、前記起振部材を励振する励振手段
とを具備することによる機械的振動を行わしめることを
特徴とする。

【０００７】（２）上記の課題を解決する第２の発明
は、振動する穿刺針からの超音波エコーのドップラ信号
に基づいて前記穿刺針の画像を生成する超音波撮像方法
を用いることにより、穿刺針をカラー信号として表示せ
しめることを特徴とする。

【０００８】（３）上記の課題を解決する第３の発明
は、被検体内から超音波エコーを受信する超音波受信手
段と、前記被検体を穿刺する穿刺針部材と、ディスク状
の起振部材の中心にあけられた貫通部において前記穿刺
針部材に緊結可能な手段を有する圧電効果による起振部
材と、前記起振部材を励振する励振手段と、前記超音波
エコーのドップラ信号に基づいて前記穿刺針部材のカラ
ー画像を生成する画像生成手段と、を具備することを特
徴とする。

【０００９】（４）上記の課題を解決する第４の発明
は、請求項３の発明において、前記起振部材は、円板圧
電振動子のＢ１１振動モードにより前記穿刺針部材の針
面に垂直に屈曲振動を励振することを特徴とする。

【００１０】なお、第１の発明、第３の発明または第４
の発明において、起振部材とは、外部から与えられた機
械的エネルギー以外のエネルギー例えば電気エネルギー
や磁気エネルギー等を、機械的な振動に変換する変換部
材を意味するものとする。

【００１１】第１の発明、第３の発明または第４の発明
において、前記起振部材は圧電材料からなるものである
ことが、複数のモードの振動を行う点で好ましい。その
場合、振動モードにＢｎ０（ｎ：整数）モードを含むこ
とが、穿刺を容易にする点で好ましい。

【００１２】第１の発明、第３の発明または第４の発明
において、前記起振部材は、２つの圧電板を積層したも
のであることが、振動強度を高める点で好ましい。第１
の発明、第３の発明または第４の発明において、前記起
振部材は、節線の方向が互いに垂直なＢｎ１（ｎ：整
数）モードでそれぞれ振動する２つの圧電板を積層した
ものであることが、穿刺針部材の可視化に好適な振動を
得る点で好ましい。

【００１３】第１の発明、第３の発明または第４の発明
において、前記起振部材は、振動周波数が互いに異なる
複数の起振部材であることが、穿刺針部材の可視化に好
適な振動を得る点で好ましい。

【００１４】第１の発明、第３の発明または第４の発明
において、前記穿刺針は、先端部に切り欠き部を有する
ものであることが、先端部の可視化を確実にする点で好
ましい。

【００１５】第１の発明、第３の発明または第４の発明
において、前記励振手段は、複数の周波数の励振信号を
順次ないしランダムに出力するものであることが、穿刺
針部材の可視化に好適な振動を得る点で好ましい。

【００１６】（作用）本発明では、貫通部で起振部材に
緊結された穿刺針部材に、起振部材の多様なモードの振
動を直接的に伝えて振動させる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態
に限定されるものではない。

【００１８】図１に超音波撮像装置のブロック(block)
図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。
本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形
態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の
方法に関する実施の形態の一例が示される。

【００１９】（構成）図１に示すように、本装置は、超
音波プローブ２を有する。超音波プローブ２は、図示し
ない複数の超音波トランスデューサ(transducer)のアレ
イ(array) を有する。アレイは、例えば前方に張り出し
た円弧に沿って１次元的に配列された１２８個の超音波
トランスデューサによって構成される。すなわち、超音
波プローブ２はコンベックスプローブ(convex probe)と
なっている。

【００２０】個々の超音波トランスデューサは例えばＰ
ＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）セラミックス(ceramics)
等の圧電材料によって構成される。超音波プローブ２
は、操作者により被検体４に当接されて使用される。

【００２１】超音波プローブ２は送受信部６に接続され
ている。超音波プローブ２と送受信部６は、本発明にお
ける超音波受信手段の実施の形態の一例である。送受信
部６は、超音波プローブ２に駆動信号を与えて被検体４
内に超音波を送波させるようになっている。送受信部６
は、また、超音波プローブ２が受波した被検体４からの
エコー信号を受信するようになっている。

【００２２】送受信部６のブロック図を図２に示す。同
図において、送波タイミング(timing)発生回路６０２
は、送波タイミング信号を周期的に発生して送波ビーム
フォーマ(beamformer)６０４に入力するようになってい
る。

【００２３】送波ビームフォーマ６０４は、送波タイミ
ング信号に基づいて、送波ビームフォーミング(beam fo
rming)信号、すなわち、複数の超音波トランスデューサ
を時間差をもって駆動する複数の駆動信号を発生し、送
受切換回路６０６に入力するようになっている。

【００２４】送受切換回路６０６は、複数の駆動信号を
セレクタ(selector)６０８に入力するようになってい
る。セレクタ６０８は、超音波トランスデューサのアレ
イの中から送波アパーチャ(aperture)を構成する複数の
超音波トランスデューサを選択し、それらに複数の駆動
信号をそれぞれ与えるようになっている。

【００２５】複数の超音波トランスデューサは、複数の
駆動信号の時間差に対応した位相差を持つ複数の超音波
をぞれぞれ発生する。それら超音波の波面合成によって
超音波ビームが形成される。超音波ビームの送波方向
は、セレクタ６０８が選択する送波アパーチャによって
定まる。

【００２６】超音波ビームの送波は、送波タイミング発
生回路６０２が発生する送波タイミング信号により、一
定の時間間隔で繰り返し行われる。超音波ビームの送波
方向は、セレクタ６０８で送波アパーチャを切り換える
ことにより順次変更される。それによって、被検体４の
内部が、超音波ビームが形成する音線によって走査され
る。すなわち被検体４の内部が音線順次で走査される。

【００２７】セレクタ６０８は、また、超音波トランス
デューサのアレイの中から受波アパーチャを構成する複
数の超音波トランスデューサを選択し、それら超音波ト
ランスデューサが受信した複数のエコー信号を送受切換
回路６０６に入力するようになっている。

【００２８】送受切換回路６０６は、複数のエコー信号
を受波ビームフォーマ６１０に入力するようになってい
る。受波ビームフォーマ６１０は、複数のエコー受信信
号に時間差を付与して位相を調整し、次いでそれら加算
して受波のビームフォーミング、すなわち、受波音線上
のエコー受信信号を形成するようになっている。セレク
タ６０８により、受波の音線も送波に合わせて走査され
る。

【００２９】超音波プローブ２および送受信部６によっ
て、例えば図３に示すような走査が行われる。同図に示
すように、放射点２００から発する音線２０２が円弧２
０４上を移動することにより、扇面状の２次元領域２０
６が走査され、いわゆるコンベックススキャンが行われ
る。音線２０２を超音波の送波方向とは反対方向に延長
したとき、全ての音線が一点２０８で交わるようになっ
ている。点２０８は全ての音線の発散点となる。

【００３０】送受信部６はＢモード処理部１０およびド
ップラ処理部１２に接続されている。送受信部６から出
力される音線毎のエコー受信信号は、Ｂモード処理部１
０およびドップラ処理部１２に入力される。

【００３１】Ｂモード処理部１０はＢモード画像データ
を形成するものである。Ｂモード処理部１０は、図４に
示すように対数増幅回路１０２と包絡線検波回路１０４
を備えている。Ｂモード処理部１０は、対数増幅回路１
０２でエコー受信信号を対数増幅し、包絡線検波回路１
０４で包絡線検波して音線上の個々の反射点でのエコー
の強度を表す信号、すなわちＡスコープ(scope) 信号を
得て、このＡスコープ信号の各瞬時の振幅をそれぞれ輝
度値として、Ｂモード画像データを形成するようになっ
ている。

【００３２】ドップラ処理部１２はドップラ画像データ
を形成するものである。ドップラ処理部１２は、図５に
示すように直交検波回路１２０、ＭＴＩフィルタ(movin
g target indication filter) １２２、自己相関回路１
２４、平均流速演算回路１２６、分散演算回路１２８お
よびパワー演算回路１３０を備えている。

【００３３】ドップラ処理部１２は、直交検波回路１２
０でエコー受信信号を直交検波し、ＭＴＩフィルタ１２
２でＭＴＩ処理し、自己相関回路１２４で自己相関演算
を行い、平均流速演算回路１２６で自己相関演算結果か
ら平均流速を求め、分散演算回路１２８で自己相関演算
結果から流速の分散を求め、パワー演算回路１３０で自
己相関演算結果からドプラ信号のパワーを求めるように
なっている。

【００３４】これによって、被検体４内の血流やその他
のドップラ信号源（以下、血流等という）の平均流速と
その分散およびドプラ信号のパワーを表すそれぞれのデ
ータ、すなわち、ドップラ画像データが音線毎に得られ
る。なお、流速は音線方向の成分として得られる。流れ
の方向は、近づく方向と遠ざかる方向とが区別される。

【００３５】Ｂモード処理部１０およびドップラ処理部
１２は画像処理部１４に接続されている。ドップラ処理
部１２および画像処理部１４は、本発明における画像生
成手段の実施の形態の一例である。画像処理部１４は、
Ｂモード処理部１０およびドップラ処理部１２からそれ
ぞれ入力されるデータに基づいて、それぞれＢモード画
像およびドップラ画像を構成するものである。

【００３６】画像処理部１４は、図６に示すように、バ
ス(bus) １４０によって接続された音線データメモリ(d
ata memory) １４２、ディジタル・スキャンコンバータ
(digital scan converter)１４４、画像メモリ１４６お
よび画像処理プロセッサ(prosessor) １４８を備えてい
る。

【００３７】Ｂモード処理部１０およびドップラ処理部
１２から音線毎に入力されたＢモード画像データおよび
ドップラ画像データは、音線データメモリ１４２にそれ
ぞれ記憶される。

【００３８】ディジタル・スキャンコンバータ１４４
は、走査変換により音線データ空間のデータを物理空間
のデータに変換するものである。ディジタル・スキャン
コンバータ１４４によって変換された画像データは、画
像メモリ１４６に記憶される。すなわち、画像メモリ１
４６は物理空間の画像データを記憶する。画像処理プロ
セッサ１４８は、音線データメモリ１４２および画像メ
モリ１４６のデータについてそれぞれ所定のデータ処理
を施すものである。

【００３９】画像処理部１４には表示部１６が接続され
ている。表示部１６は、画像処理部１４から画像信号が
与えられ、それに基づいて画像を表示するようになって
いる。なお、表示部１６は、カラー（color)画像が表示
可能なものとなっている。

【００４０】以上の送受信部６、Ｂモード処理部１０、
ドップラ処理部１２、画像処理部１４および表示部１６
は制御部１８に接続されている。制御部１８は、それら
各部に制御信号を与えてその動作を制御するようになっ
ている。また、被制御の各部から各種の報知信号が入力
されるようになっている。制御部１８の制御の下で、Ｂ
モード動作およびドップラモード動作が実行される。

【００４１】制御部１８には操作部２０が接続されてい
る。操作部２０は操作者によって操作され、制御部１８
に所望の指令や情報を入力するようになっている。操作
部２０は、例えばキーボード(keyboard)やその他の操作
具を備えた操作パネル(panel) で構成される。

【００４２】被検体４には、穿刺針８が操作者によって
穿刺される。穿刺針８は、本発明における穿刺針の実施
の形態の一例である。穿刺針８は、例えば被検体４から
病理組織の一部を採取すること等のために用いられる。
穿刺針８は、駆動部２２により駆動されて振動するよう
になっている。駆動部２２は、本発明における励振手段
の実施の形態の一例である。駆動部２２は制御部１８に
よって制御されるようになっている。

【００４３】図７に、穿刺針８の模式的構成を示す。同
図に示すように、穿刺針８は針部材８２を有する。針部
材８２は、本発明における穿刺針部材の実施の形態の一
例である。針部材８２は中空の針であり、中空部には中
針部材８４が挿入されている。針部材８２は一端に操作
用の把持部８２２を有する。中針部材８４も同様な把持
部８４２を有する。

【００４４】針部材８２には、起振部材８６が取り付け
られている。起振部材８６は、本発明における起振部材
の実施の形態の一例である。起振部材８６は、把持部８
２２の近傍において針部材８２に取り付けられている。

【００４５】起振部材８６は、例えば円板（ディスク(d
isk)）状をなし、中心部に貫通孔を有する。針部材８２
は起振部材８６の貫通孔を貫通している。針部材８２
は、起振部材取り付け部にネジ部８２４を有し、このネ
ジ部８２４に螺合する１対のナット(nut) ８２６，８２
８で起振部材８６を両側から挟み付け、針部材８２と起
振部材８６とを緊密に結合するようになっている。な
お、起振部材８６と針部材８２の間には、図示しない適
宜の電気的絶縁手段が設けられている。

【００４６】針部材８２と起振部材８６の間の結合は、
ネジ止めに限るものではなく、例えば接着等の他の適宜
の結合手段によっても良い。接着は、針部材８２と起振
部８６の一体性をより確実にする点で好ましい。それに
対して、ネジ止めは、針部材８２と起振部８６の相互の
着脱を可能にし、複数種類の針部材８２と起振部８６に
よる複数通り組み合わせを可変にする点で好ましい。

【００４７】図８に、起振部材８６の一例の模式的構成
を示す。同図の（ａ）は正面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面
図、（ｃ）は背面図である。起振部材８６は、２つの圧
電セラミックス板８６２，８６４を、例えばアルミニウ
ム等の金属板８６８を挟んで積層した一体構造を有す
る。圧電セラミックス板８６２，８６４は、本発明にお
ける圧電材料の実施の形態の一例である。また、本発明
における圧電板の実施の形態の一例である。

【００４８】圧電セラミックス板８６２，８６４はそれ
らの表面に、図示しない電極板をそれぞれ有する。圧電
セラミックス板８６２，８６４および金属板８６８の積
層体は中心に貫通孔８７０を有する。

【００４９】圧電セラミックス板８６２は、例えば図に
おける水平方向の直径を境とし上下の半分ずつが、厚み
方向に互いに逆極性に分極されている。この分極状態を
圧電セラミックス板８６２上に付した符号＋，−で示
す。

【００５０】圧電セラミックス板８６４は、例えば図に
おける垂直方向の直径を境とし左右の半分ずつが、厚み
方向に互いに逆極性に分極されている。この分極状態
を、圧電セラミックス板８６４上に付した符号＋，−で
示す。

【００５１】圧電セラミックス板８６２，８６４の表面
電極には、金属板８６８をコモン(common)とする駆動電
圧がそれぞれ与えられるようになっている。駆動電圧
は、駆動部２２から交流電圧として与えられる。

【００５２】圧電セラミックス板８６２に与えられる電
圧と、圧電セラミックス板８６４に与えられる電圧の間
に９０°の位相差が付与されている。すなわち、例え
ば、圧電セラミックス板８６２にｓｉｎωｔで変化する
駆動電圧が与えられるとき、圧電セラミックス板８６４
にはｃｏｓωｔで変化する駆動電圧が与えられる。

【００５３】駆動電圧の周波数は、例えば、圧電セラミ
ックス板８６２，８６４を節円１、節線１のいわゆるＢ
１１モードで振動させる周波数に選ばれる。これによっ
て、図９に示すように、圧電セラミックス板８６２は、
１つの同心円を節円とし水平方向の直径を節線とする屈
曲振動を行い、圧電セラミックス板８６４は、１つの同
心円を節円とし垂直方向の直径を節線とする屈曲振動を
行う。

【００５４】圧電セラミックス板８６２と８６４とで屈
曲振動の方向が９０°異なるので、起振部材８６は２つ
の屈曲振動の合成によって振動する。ここで、２つの駆
動電圧の間に９０°の位相差が設けられているので、合
成振動は、最大屈曲方向が起振部材８６の中心の周りを
角速度ωで回転するようなものとなる。

【００５５】針部材８２は、起振部材８６の中心を貫通
して取り付けられているので、このような回転を伴う屈
曲振動で直接的に加振されてたわみ振動する。このた
め、針部材８２上に発生する定在波は、例えば図９に示
すように、振幅の腹の部分が針部材８２の中心軸の周り
を角速度ωで回転するものとなる。

【００５６】このような定在波が得られることにより、
針部材８２のたわみ振動の振幅は、例えば図１０に実測
値の一例を示すように、針部材８２の軸の周りの全方位
において均一になる。これによって、針部材８２の軸の
周りのどの方向からの超音波ビームに対しても、ドップ
ラ信号の発生能率を一様にすることができる。

【００５７】図１１に、起振部材８６の他の構成例を示
す。同図において、図８と同様の部分は同一の符号を付
して説明を省略する。ここでは、圧電セラミック板８４
４も、圧電セラミック板８４２と同様に水平方向の直径
を境に分極方向を逆にしている。

【００５８】このような起振部材８６を用いた場合、例
えば図１２に示すように、屈曲振動は単一の方向で生
じ、針部材８２上には紙面内で振動する定在波が立つ。
この場合、圧電セラミック板８４２と圧電セラミック板
８４４の合力により強い振動を発生することができる。
強い振動を特に必要としない場合は、圧電セラミック板
８４２と圧電セラミック板８４４のいずれか一方を省略
しても良いのは勿論である。

【００５９】このように、穿刺針８では、針部材８２と
起振部材８６が直結されており、従来のように特殊な形
状の機械的運動体等が介在しないので、構成が簡素化さ
れる。また、針部材８２が起振部材８６で直接的に加振
されるので、以下に述べるように起振部材８６の振動モ
ードに応じて多様な振動が可能になる。

【００６０】図１３に、圧電セラミック板８４２，８４
４の他のモードでの振動を示す。同図において、（ａ）
はＢ２１モード、（ｂ）はＢ１０モード、（ｃ）はＢ２
０モードである。図８または図１１に示した起振部材８
６は、これらの振動モードのいずれによっても振動させ
ることができる。

【００６１】図１３に示すように、（ａ）のＢ２１モー
ドでは、節円２、節線１で振動する。このモードの振動
は、駆動電圧の周波数をＢ１１モードの２倍にすること
によって発生する。Ｂ２１モードでは、針部材８２のた
わみ振動の周波数がＢ１１モードの２倍になり、定在波
の波長が１／２になる。

【００６２】（ｂ）のＢ１０モードでは、節円１、節線
０で振動する。このモードの振動は、駆動電圧の周波数
をＢ１１モードの場合よりも低い特定の周波数にするこ
とによって発生する。このモードでは、針部材８２は軸
方向に振動し、いわゆる縦振動が行われる。

【００６３】（ｃ）のＢ２０モードでは、節円２、節線
０で振動する。このモードの振動は、駆動電圧の周波数
をＢ１０モードの２倍にすることによって発生する。こ
のモードでは、針部材８２はＢ１０モードの２倍の周波
数で縦振動する。

【００６４】以上の、各モードに対応する駆動信号を、
例えば図１４に示すように、順番にまたはランダム(ran
dom)に切り換えることにより、針部材８２の振動の周波
数および態様を順番にまたはランダムに切り換え、例え
ば図１５に示すように、針部材８２上で定在波の位置が
絶えず変化する振動を行わせることができる。これによ
って、針部材８２の軸上の各部の振動が均一化される。
これは、後述するように、ドップラ信号に基づいて針部
材８２の全長を均一に画像化する点で好ましい。

【００６５】複数周波数での振動をＢ１１モードで行い
たいとき、例えば図１６に示すように、針部材８２に複
数の起振部材８６，８６’，８６''を取り付けるように
しても良い。ここで、起振部材８６，８６’，８６''を
それぞれ構成する圧電セラミックス板は、それぞれ周波
数ｆ１，ｆ２，ｆ３（ｆ１＞ｆ２＞ｆ３）でＢ１１モー
ド振動をするような直径または厚みを持つものである。
なお、起振部材８６，８６’，８６''は図８に示した構
造または図１１に示した構造のいずれであっても良いの
はいうまでもない。

【００６６】ドップラ信号に基づいて針部材８２の先端
を特に明瞭に可視化したいときは、例えば図１７に示す
ように、針部材８２の先端に切り欠き部８３０を設け
る。このようにすると、被検体４内では、切り欠き部８
３０に入り込んだ血液等が針部材８２の振動に伴って渦
ないし乱流を生じ、ドップラ信号の発生源となる。これ
によって、針部材８２の先端におけるドップラ信号が増
強され可視化し易くなる。

【００６７】（動作）本装置の動作を説明する。操作者
は超音波プローブ２を被検体４の所望の個所に当接し、
操作部２０を操作して、例えばＢモードとドップラモー
ドを併用した撮像を行う。撮像は、穿刺針８を被検体４
に穿刺しない状態で開始する。

【００６８】撮像は、制御部１８による制御の下で、Ｂ
モードとドップラモードの時分割動作で行われる。すな
わち、例えばドップラモードのスキャンを数回行う度に
Ｂモードのスキャンを１回行う割合で、Ｂモードとドッ
プラモードの混合スキャンを行う。

【００６９】Ｂモードにおいては、送受信部６は、超音
波プローブ２を通じて音線順次で被検体４の内部を走査
して逐一そのエコーを受信する。Ｂモード処理部１０
は、送受信部６から入力されるエコー受信信号を対数増
幅回路１０２で対数増幅し包絡線検波回路１０４で包絡
線検波してＡスコープ信号を求め、それに基づいて音線
毎のＢモード画像データを形成する。

【００７０】画像処理部１４は、Ｂモード処理部１０か
ら入力される音線毎のＢモード画像データを音線データ
メモリ１４２に記憶する。これによって、音線データメ
モリ１４２内に、Ｂモード画像データについての音線デ
ータ空間が形成される。

【００７１】ドップラモードにおいては、送受信部６は
超音波プローブ２を通じて音線順次で被検体４の内部を
走査して逐一そのエコーを受信する。その際、１音線当
たり複数回の超音波の送波とエコーの受信が行われる。

【００７２】ドップラ処理部１２は、エコー受信信号を
直交検波回路１２０で直交検波し、ＭＴＩフィルタ１２
２でＭＴＩ処理し、自己相関回路１２４で自己相関を求
め、自己相関結果から、平均流速演算回路１２６で平均
流速を求め、分散演算回路１２８で分散を求め、パワー
演算回路１３０でパワーを求める。

【００７３】これらの算出値は、それぞれ、例えば血流
等の平均流速とその分散およびドップラ信号のパワーを
音線毎に表すドップラ画像データとなる。なお、ＭＴＩ
フィルタ１２２でのＭＴＩ処理は１音線当たりの複数回
のエコー受信信号を用いて行われる。

【００７４】画像処理部１４は、ドップラ処理部１２か
ら入力される音線毎のドップラ画像データを音線データ
メモリ１４２に記憶する。これによって、音線データメ
モリ１４２内に、ドップラ画像データについての音線デ
ータ空間が形成される。

【００７５】画像処理プロセッサ１４８は、音線データ
メモリ１４２のＢモード画像データとドップラ画像デー
タをディジタル・スキャンコンバータ１４４でぞれぞれ
走査変換して画像メモリ１４６に書き込む。その際、ド
ップラ画像データを、流速に分散を加えたＣＦＭ(color
flow mapping)画像用の画像データおよびパワードップ
ラ画像用の画像データとしてそれぞれ書き込む。

【００７６】画像処理プロセッサ１４８は、Ｂモード画
像、ＣＦＭ画像およびパワードップラ画像を別々な領域
に書き込む。Ｂモード画像は、走査面における体内組織
の断層像を示すものとなる。ＣＦＭ画像は、走査面にお
ける血流等の速度の２次元分布を示す画像となる。パワ
ードップラ画像は、走査面における血流等の所在を示す
画像となる。

【００７７】操作者は、操作部２０を操作して、例えば
Ｂモード画像とＣＦＭ画像の重畳画像を表示部１６に表
示させる。これによって、Ｂモード画像で示される体内
組織断層像を背景とし、血流等のＣＦＭ画像がカラー表
示される。

【００７８】操作者は、表示画像を観察しながら超音波
プローブ２を操作して、穿刺対象の病変部等を探索す
る。撮像視野内に病変部等の関心領域を捉えたら、穿刺
作業を開始する。

【００７９】先ず、操作部２０を操作して駆動部２２を
作動させる。これによって穿刺針８の起振部材８６が駆
動され、針部材８２が、例えば図９に示したように、回
転を伴うたわみ振動を開始する。操作者は、このような
振動をする針部材８２を被検体４内の関心領域を狙って
穿刺する。なお、振動の振幅は微小であり、穿刺の妨げ
になることはない。

【００８０】針部材８２が、超音波撮像の視野内に進入
すると、針部材８２からのエコーのドップラ信号が発生
する。このドップラ信号に基づいて、ドップラ処理部に
より針部材８２の画像が生成され、表示部１６に表示さ
れる。これによって、例えば図１８に示すように、体内
における針部材８２の像が表示される。同図における右
上から左下に連なる輝点が針部材８２の像を示す。

【００８１】針部材８２が回転を伴うたわみ振動を行
い、図１０に示したように、針部材８２の軸の周りで一
様な振幅が得られるので、針部材８２の軸の周りにおけ
る送波超音波ビームの角度の如何に関わらず、一様な感
度のドップラ信号を得ることができる。すわわち、針部
材８２に対する送波音線の角度に影響されない明瞭な針
部材８２の像を得ることができる。このような画像に基
づいて、操作者は体内での針部材８２の位置を常時確認
しながら穿刺作業を遂行し、針先を所望の関心領域に到
達させる。

【００８２】針部材８２の可視化は、ＣＦＭ画像の代わ
りにパワードップラ画像を利用しても、同様に行うこと
ができる。また、針部材８２の可視化は、図１２に示し
たような、回転を伴わない針部材８２のたわみ振動によ
っても実現可能である。

【００８３】また、起振部材８６の駆動は、図１４に示
したように、Ｂ１１モード〜Ｂ２０モードを順次ないし
ランダムに行うようにしても良い。これによって、前述
のように、針部材８２の振動が軸に沿って一様になり、
針部材８２を長さ方向に一様な輝度で可視化することが
できる。同様な効果は、図１６に示した構成の穿刺針を
用いても得ることができる。

【００８４】また、このように周波数を常時変化させて
針部材８２を振動させることは、超音波送波の繰返し周
波数(PRF : pulse repetition frequency)との同期によ
るドップラ信号の消滅を防ぐ点でも好ましい。これによ
って、ＰＲＦを気にすることなく針部材８２を振動させ
ることができるようになる。

【００８５】また、上記において、Ｂ１０モードないし
Ｂ２０モードの振動、すなわち、縦振動を含むことは、
針部材８２の軸方向の振動により針先の切れを良くし、
穿刺を容易にする点で好ましい。

【００８６】また、針先に図１７に示したように切り欠
き部８３０を持つ針部材８２を用いた場合は、切り欠き
部８３０に入り込んだ血液等の渦ないし乱流からもドッ
プラ信号が発生することにより、針先をより鮮明に可視
化することができる。

【００８７】以上、起振部材として圧電セラミックスを
用いた例について説明したが、起振部材は圧電セラミッ
クスに限るものではなく、例えば磁歪振動材料等の他の
適宜の振動発生部材を用いるようにしても良い。

【００８８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明で
は、穿刺針部材と、貫通部において穿刺針部材に緊結さ
れた起振部材とで穿刺針を構成したので、簡素な構成の
穿刺針、並びに、そのような穿刺針を用いる超音波撮像
方法および超音波撮像装置を実現することができる。ま
た、多様な振動が可能な穿刺針、並びに、そのような穿
刺針を用いる超音波撮像方法および超音波撮像装置を実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図
である。

【図２】本発明の実施の形態の一例の装置における送受
信部のブロック図である。

【図３】本発明の実施の形態の一例の装置による音線走
査の概念図である。

【図４】本発明の実施の形態の一例の装置におけるＢモ
ード処理部のブロック図である。

【図５】本発明の実施の形態の一例の装置におけるドッ
プラ処理部のブロック図である。

【図６】本発明の実施の形態の一例の装置における画像
処理部のブロック図である。

【図７】本発明の実施の形態の一例の装置における穿刺
針の模式的構成図である。

【図８】本発明の実施の形態の一例の装置における穿刺
針の起振部材の模式的構成図である。

【図９】本発明の実施の形態の一例の装置における穿刺
針の振動状態を示す模式図である。

【図１０】本発明の実施の形態の一例の装置における穿
刺針の振動特性を示すグラフである。

【図１１】本発明の実施の形態の一例の装置における穿
刺針の起振部材の模式的構成図である。

【図１２】本発明の実施の形態の一例の装置における穿
刺針の振動状態を示す模式図である。

【図１３】本発明の実施の形態の一例の装置における穿
刺針の起振部材の振動モードを示す概念図である。

【図１４】本発明の実施の形態の一例の装置における穿
刺針の振動状態を示す模式図である。

【図１５】本発明の実施の形態の一例の装置における穿
刺針の振動状態を示す模式図である。

【図１６】本発明の実施の形態の一例の装置における穿
刺針の模式構成図である。

【図１７】本発明の実施の形態の一例の装置における穿
刺針の先端の構造を示す模式図である。

【図１８】本発明の実施の形態の一例の装置における表
示部の表示画面の一例を中間調の写真で示す図である。

【符号の説明】 ２ 超音波プローブ ４ 被検体 ６ 送受信部 ８ 穿刺針 １０ Ｂモード処理部 １２ ドップラ処理部 １４ 画像処理部 １６ 表示部 １８ 制御部 ２０ 操作部 ６０２ 送波タイミング発生回路 ６０４ 送波ビームフォーマ ６０６ 送受切換回路 ６０８ セレクタ ６１０ 受波ビームフォーマ １０２ 対数増幅回路 １０４ 包絡線検波回路 １２０ 直交検波回路 １２２ ＭＴＩフィルタ １２４ 自己相関回路 １２６ 平均流速演算回路 １２８ 分散演算回路 １３０ パワー演算回路 １４０ バス １４２ 音線データメモリ １４４ ディジタル・スキャンコンバータ １４６ 画像メモリ １４８ 画像処理プロセッサ ２００ 放射点 ２０２ 音線 ２０４ 円弧 ２０６ ２次元領域 ２０８ 発散点 ８２ 針部材 ８２２ 把持部 ８２４ ネジ部 ８２６，８２８ ナット ８４ 中針部材 ８４２ 把持部 ８６，８６’，８６'' 起振部材 ８６２，８６４ 圧電セラミックス板 ８６８ 金属板 ８７０ 貫通孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島崎 通 東京都日野市旭が丘四丁目７番地の127 ジーイー横河メディカルシステム株式会社 内 (72)発明者 竹内 康人 東京都日野市旭が丘四丁目７番地の127 ジーイー横河メディカルシステム株式会社 内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 穿刺針部材と、 ディスク状の起振部材の中心にあけられた貫通部におい
   て前記穿刺針部材に緊結可能な手段を有する圧電効果に
   よる起振部材と、 前記起振部材を励振する励振手段と、を具備することに
   よる機械的振動を行わしめることを特徴とする穿刺針。
2. 【請求項２】 振動する穿刺針からの超音波エコーのド
   ップラ信号に基づいて前記穿刺針の画像を生成する超音
   波撮像方法を用いることにより、穿刺針をカラー信号と
   して表示せしめることを特徴とする超音波撮像方法。
3. 【請求項３】 被検体内から超音波エコーを受信する超
   音波受信手段と、 前記被検体を穿刺する穿刺針部材と、 ディスク状の起振部材の中心にあけられた貫通部におい
   て前記穿刺針部材に緊結可能な手段を有する圧電効果に
   よる起振部材と、 前記起振部材を励振する励振手段と、 前記超音波エコーのドップラ信号に基づいて前記穿刺針
   部材のカラー画像を生成する画像生成手段と、を具備す
   ることを特徴とする超音波撮像装置。
4. 【請求項４】 前記起振部材は、円板圧電振動子のＢ１
   １振動モードにより前記穿刺針部材の針面に垂直に屈曲
   振動を励振する、ことを特徴とする請求項３に記載の超
   音波撮像装置。