JPWO2006068103A1 - Ultrasonic diagnostic system and method - Google Patents

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Abstract

被検体の動きによる影響を低減させるため、超音波探触子と、前記超音波探触子を用いて被検体から受信した受信信号に基づいて超音波画像を生成する超音波画像生成手段と、画像撮像装置により取得される前記被検体のボリュームデータを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されたボリュームデータに基づいてリファレンス画像を生成するリファレンス画像生成手段と、前記超音波画像及び前記リファレンス画像の同一断面を表示する表示手段とを備えた超音波診断システムにおいて、前記超音波探触子に取り付けられ、前記超音波探触子の位置及び方向を検出する第1の位置センサと、前記被検体に取り付けられ、前記被検体の位置及び方向を検出する第2の位置センサとを備え、前記リファレンス画像生成手段は、前記第1の位置センサの位置情報及び前記第2の位置センサの位置情報に基づいて前記リファレンス画像を生成する。In order to reduce the influence due to the movement of the subject, an ultrasound probe, an ultrasound image generation means for generating an ultrasound image based on a received signal received from the subject using the ultrasound probe, Storage means for storing the volume data of the subject acquired by the imaging device, reference image generation means for generating a reference image based on the volume data stored in the storage means, the ultrasound image and the reference In an ultrasonic diagnostic system comprising a display means for displaying the same cross section of an image, a first position sensor attached to the ultrasonic probe and detecting the position and direction of the ultrasonic probe; and A second position sensor attached to the subject and detecting the position and direction of the subject, wherein the reference image generation means is the first position sensor. Generating the reference image based on the position information and the position information of the second position sensor Sa.

Description

本発明は超音波技術に係り、特に被検体の動きによる影響を低減して撮像或いは治療することが可能な超音波診断システム及び超音波診断方法に関する。   The present invention relates to an ultrasonic technique, and more particularly to an ultrasonic diagnostic system and an ultrasonic diagnostic method that can perform imaging or treatment while reducing the influence of movement of a subject.

超音波診断装置によって被検体の患部の超音波画像をリアルタイムに表示したり、穿刺や超音波照射を行う超音波治療が行われている。しかしながら、超音波画像はX線CT装置やMRI装置といった他のモダリティによる画像に比べて画質が劣るため、それら他のモダリティによるリファレンス画像と組み合わせて、それらを表示することが超音波治療が近年行われるようになっている(例えば、特許文献1、特許文献2。)。
特開2002-112998号公報 WO2004/098414号公報 Ultrasound treatment is performed in which an ultrasound image of an affected part of a subject is displayed in real time by an ultrasound diagnostic apparatus, or puncture or ultrasound irradiation is performed. However, since ultrasound images have inferior image quality compared to images from other modalities such as X-ray CT and MRI, ultrasound therapy has recently been used in combination with reference images from other modalities. (For example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
JP 2002-112998 JP WO2004 / 098414 Publication

特許文献1では特に、超音波画像と、X線CT装置やMRI装置等の他のモダリティによるリファレンス画像を組み合わせて表示する際に、超音波画像の断面位置と、リファレンス画像の断面位置とを一致させる技術が開示されている。具体的には、超音波診断装置の超音波探触子の三次元位置及び方向を、例えば超音波探触子に取り付けた磁石等を用いて測定し、それにより超音波画像の断面位置を計算し、あらかじめ撮像された他のモダリティによる3Dボリュームデータより、超音波画像の断面位置と同じ位置のリファレンス画像を再構成させ表示させていた。   Particularly in Patent Document 1, when an ultrasonic image and a reference image by another modality such as an X-ray CT apparatus or an MRI apparatus are displayed in combination, the cross-sectional position of the ultrasonic image matches the cross-sectional position of the reference image. Techniques for making them disclosed are disclosed. Specifically, the three-dimensional position and direction of the ultrasonic probe of the ultrasonic diagnostic apparatus are measured using, for example, a magnet attached to the ultrasonic probe, thereby calculating the cross-sectional position of the ultrasonic image. However, a reference image at the same position as the cross-sectional position of the ultrasonic image is reconstructed and displayed from 3D volume data obtained by other modalities captured in advance.

しかし特許文献1では、被検体が術中に動いてしまうことが配慮されていなかった。例えば術中に患部(被検体)が動いてしまうと、超音波探触子の三次元位置及び方向を計算して他のモダリティによる3Dボリュームデータを再構成しても、超音波画像の断面位置とリファレンス画像の断面位置が一致しなった。   However, Patent Document 1 does not consider that the subject moves during the operation. For example, if the affected part (subject) moves during the operation, the 3D position and direction of the ultrasound probe are calculated and 3D volume data from other modalities is reconstructed. The cross-sectional position of the reference image did not match.

また、特許文献2では、被検体の呼吸による体動を検出し、その体動にあわせたリファレンス画像を再構成して表示することしか開示されていない。したがって、被検体が呼吸方向のみではなく複雑に動いてしまった場合、検出したリファレンス画像の断面位置が超音波画像の断層位置に合わせることには具体的に配慮がなされていないため、リファレンス画像の目的部位がモニタの表示可能領域外に配置されることがあった。   Patent Document 2 only discloses detection of body movement due to breathing of a subject and reconstructing and displaying a reference image in accordance with the body movement. Therefore, when the subject has moved not only in the breathing direction but also in a complicated manner, there is no specific consideration for matching the cross-sectional position of the detected reference image to the tomographic position of the ultrasonic image. The target part may be arranged outside the displayable area of the monitor.

本発明の目的は、被検体の動きによる影響を低減した超音波診断システム及び超音波診断方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic system and an ultrasonic diagnostic method in which the influence of movement of a subject is reduced.

上記目的を達成するため、超音波探触子と、前記超音波探触子を用いて被検体から受信した受信信号に基づいて超音波画像を生成する超音波画像生成手段と、画像撮像装置により取得される前記被検体の画像データを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された画像データに基づいてリファレンス画像を生成するリファレンス画像生成手段と、前記超音波画像及び前記リファレンス画像の同一断面を表示する表示手段とを備えた超音波診断システムにおいて、前記超音波探触子の位置及び方向を検出する第1の位置センサと、前記被検体の位置及び方向を検出する第2の位置センサとを備え、前記リファレンス画像生成手段は、前記第1の位置センサの位置情報及び前記第2の位置センサの位置情報に基づいて前記リファレンス画像を生成する。   In order to achieve the above object, an ultrasonic probe, an ultrasonic image generation unit that generates an ultrasonic image based on a reception signal received from a subject using the ultrasonic probe, and an image pickup device Storage means for storing the acquired image data of the subject, reference image generation means for generating a reference image based on the image data stored in the storage means, and the same cross section of the ultrasound image and the reference image A first position sensor that detects the position and direction of the ultrasonic probe, and a second position sensor that detects the position and direction of the subject. And the reference image generation means generates the reference image based on the position information of the first position sensor and the position information of the second position sensor. .

さらに、前記超音波探触子は前記被検体を超音波治療する治療用振動子を備え、前記第1の位置センサの位置情報、或いは前記第2の位置センサの位置情報に基づいて治療超音波を制御する。
また、超音波探触子を用いて受信した受信信号に基づいて超音波画像を生成する超音波画像生成する第1のステップと、前記超音波探触子の位置及び方向に基づいて、画像撮像装置により取得される被検体の画像データから前記リファレンス画像を生成する第2のステップと、前記超音波画像及び前記リファレンス画像の同一断面を表示する表示する第3のステップとを含む超音波診断方法において、前記第2のステップは、前記被検体の位置及び方向を加味してリファレンス画像を生成する。The ultrasonic probe further includes a therapeutic transducer for ultrasonic treatment of the subject, and treatment ultrasonic waves based on position information of the first position sensor or position information of the second position sensor. To control.
Further, a first step of generating an ultrasonic image based on a received signal received using the ultrasonic probe, and an image pickup based on the position and direction of the ultrasonic probe An ultrasonic diagnostic method comprising: a second step of generating the reference image from image data of a subject acquired by the apparatus; and a third step of displaying and displaying the same cross section of the ultrasonic image and the reference image In the second step, a reference image is generated in consideration of the position and direction of the subject.

本発明の実施形態1に係る超音波診断システムのブロック図である。1 is a block diagram of an ultrasound diagnostic system according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 本発明の実施形態1に係る画面表示を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a screen display according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施形態1に係る頭部位置センサを固定する例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of fixing a head position sensor according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施形態1に係るボリュームデータの変換を示す図である。6 is a diagram showing conversion of volume data according to the first embodiment of the present invention. FIG. 本発明の実施形態2に係る超音波診断システムのブロック図である。FIG. 5 is a block diagram of an ultrasound diagnostic system according to Embodiment 2 of the present invention. 本発明の実施形態2に係る頭部位置センサを固定する例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of fixing a head position sensor according to Embodiment 2 of the present invention. 本発明の実施形態2に係る動作フローチャートを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an operation flowchart according to Embodiment 2 of the present invention. 本発明の実施形態2に係る画面表示を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a screen display according to Embodiment 2 of the present invention.

第1の実施形態の超音波診断システムについて図を用いて説明する。超音波診断システムは被検体の患部を超音波で撮像しながら、同時にX線CT装置やMRI装置等の他のモダリティによる画像を参照するものである。図1は本実施形態に係る超音波診断システムのブロック図であり、主に、超音波を使って被検体の患部を含む断層像の超音波画像を得るための超音波診断装置100と、X線CT装置やMRI装置等のモダリティの画像診断装置1と、それぞれの診断装置で撮影された画像を表示するモニタ10等より構成されている。   The ultrasonic diagnostic system according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. The ultrasonic diagnostic system refers to images by other modalities such as an X-ray CT apparatus and an MRI apparatus while simultaneously imaging an affected part of a subject with ultrasonic waves. FIG. 1 is a block diagram of an ultrasound diagnostic system according to the present embodiment, mainly an ultrasound diagnostic apparatus 100 for obtaining an ultrasound image of a tomographic image including an affected part of a subject using ultrasound, The image diagnosis apparatus 1 has a modality such as a line CT apparatus or an MRI apparatus, and a monitor 10 that displays images taken by the respective diagnosis apparatuses.

先ず、超音波診断装置100で用いる探触子は、診断用探触子16と探触子位置センサ18より成る。診断用探触子16は患部を含む断層像を撮像するための超音波を送受するためのものである。探触子位置センサ18は診断用探触子16の三次元的な位置、方向、及び診断用探触子16が超音波画像の撮像のために超音波を走査している方向を検出するためのものであり、例えば被検体を横たわらせるためのベッドの隅等に置かれた磁場発生源から三次元空間に発生される磁気信号を検知する磁気センサ等から構成されている。   First, the probe used in the ultrasonic diagnostic apparatus 100 includes a diagnostic probe 16 and a probe position sensor 18. The diagnostic probe 16 is for transmitting and receiving ultrasonic waves for capturing a tomographic image including the affected part. The probe position sensor 18 detects the three-dimensional position and direction of the diagnostic probe 16 and the direction in which the diagnostic probe 16 scans ultrasonic waves for imaging an ultrasonic image. For example, it is composed of a magnetic sensor that detects a magnetic signal generated in a three-dimensional space from a magnetic field generation source placed at a corner of a bed or the like for lying down a subject.

頭部位置センサ19は、探触子位置センサ18と同様にして、被検体の頭部の三次元的な位置及び方向を検出するためのものであり、上記磁場発生源から三次元空間に発生される磁気信号を検知する磁気センサ等から構成されている。   The head position sensor 19 is for detecting the three-dimensional position and direction of the subject's head in the same manner as the probe position sensor 18, and is generated in the three-dimensional space from the magnetic field generation source. The magnetic sensor etc. which detect the magnetic signal to be performed are comprised.

次に、超音波診断装置100において、ボリュームデータ記憶部2は、画像診断装置1において得られたボリュームデータ(例えば、被検体の断層像を複数の位置について撮像して配列させた三次元ボリュームデータ)を記憶しておくためのものである。その際、ボリュームデータは、被検体の頭部をある位置を基準点(原点)にしたカーテシアン座標(X，Y，Z座標)上での画素値データとして記憶されている。例えば、三次元の各座標の位置X，Y，Zにその位置での画素値Vを組み合わせた四次元の配列(Xijk，Yijk，Zijk，Vijk；i＝1〜n，j＝1〜n，k＝1〜n)として記憶されている。ここで、nはボリュームデータが三次元の立方体から成っている場合の、一辺に配置されるピクセル(画素)の数、i，j，kは、X，Y，Zそれぞれの方向へ何番目のピクセル位置でのボリュームデータであるかを示すための指標である。Next, in the ultrasonic diagnostic apparatus 100, the volume data storage unit 2 stores the volume data obtained in the image diagnostic apparatus 1 (for example, three-dimensional volume data in which tomographic images of a subject are captured and arranged at a plurality of positions. ) Is stored. At this time, the volume data is stored as pixel value data on Cartesian coordinates (X, Y, Z coordinates) with the subject's head as a reference point (origin). For example, a four-dimensional array (X ijk , Y ijk , Z ijk , V ijk ; i = 1 to n, j =) in which the pixel value V at that position is combined with the position X, Y, Z of each three-dimensional coordinate. 1 to n, k = 1 to n). Here, n is the number of pixels (pixels) arranged on one side when the volume data consists of a three-dimensional cube, and i, j, and k are the numbers in the X, Y, and Z directions. This is an index for indicating whether the volume data is at a pixel position.

また、受波整相回路7は診断用探触子16から送られた超音波受信信号の位相を整える(受波フォーカシングを行う)ためのものであり、超音波画像記憶部8は、超音波画像を記憶するためのものである。
スキャン画像座標算出部6は、探触子位置センサ18より送られてきた診断用探触子16の三次元的な位置、方向より、診断用探触子16が撮像している超音波断層像の位置を算出するためのものである。
頭部位置座標算出部20は、頭部位置センサ19から送られてきた被検体の頭部の三次元的な位置及び方向に関する情報より、被検体の頭部の三次元的な位置及び方向を算出するためのものである。The received wave phasing circuit 7 is for adjusting the phase of the ultrasonic reception signal sent from the diagnostic probe 16 (performing receiving focusing), and the ultrasonic image storage unit 8 It is for storing images.
The scan image coordinate calculation unit 6 is an ultrasonic tomographic image captured by the diagnostic probe 16 from the three-dimensional position and direction of the diagnostic probe 16 sent from the probe position sensor 18. This is for calculating the position of.
The head position coordinate calculation unit 20 obtains the three-dimensional position and direction of the subject's head from information on the three-dimensional position and direction of the subject's head sent from the head position sensor 19. It is for calculating.

また、リファレンス画像算出部3は、スキャン画像座標算出部6より送られてきた診断用探触子18の三次元的な位置及び方向情報と、頭部位置センサ19より頭部位置センサ座標算出部を介して送られてきた被検体の頭部の三次元的な位置及び方向情報より、超音波診断装置100で撮像している超音波画像の断面に相当する位置の画像診断装置1におけるリファレンス画像を、ボリュームデータ記憶部2に記憶されているボリュームデータから求めるものである。   The reference image calculation unit 3 includes a three-dimensional position and direction information of the diagnostic probe 18 sent from the scan image coordinate calculation unit 6 and a head position sensor coordinate calculation unit from the head position sensor 19. The reference image in the diagnostic imaging apparatus 1 at a position corresponding to the cross section of the ultrasonic image captured by the ultrasonic diagnostic apparatus 100 from the three-dimensional position and direction information of the head of the subject sent via Is obtained from the volume data stored in the volume data storage unit 2.

具体的には、リファレンス画像算出部3は、スキャン画像座標算出部6より送られてきた診断用探触子18の三次元的な位置及び方向情報に対する頭部位置センサ19より頭部位置センサ座標算出部を介して送られてきた被検体の頭部の三次元的な相対位置及び方向情報を求め、その相対位置及び方向情報に基づいてボリュームデータからリファレンス画像が求められる。よって、診断用探触子16の位置と方向、及び頭部の位置と方向を加味したリファレンス画像が得られることになる。つまり、診断用探触子16が移動しても、また頭部自体が三次元的に移動しても、それぞれの移動に応じたリファレンス画像の断層像を表示させることができる。
また、加算器9は、超音波画像記憶部8に記憶されている超音波画像とリファレンス画像算出部3において求めた画像診断装置1によるリファレンス画像とを合成して並べてモニタ10ヘ表示するためのものである。Specifically, the reference image calculation unit 3 uses the head position sensor coordinates from the head position sensor 19 for the three-dimensional position and direction information of the diagnostic probe 18 sent from the scan image coordinate calculation unit 6. The three-dimensional relative position and direction information of the head of the subject sent via the calculation unit is obtained, and a reference image is obtained from the volume data based on the relative position and direction information. Therefore, a reference image is obtained in consideration of the position and direction of the diagnostic probe 16 and the position and direction of the head. That is, even if the diagnostic probe 16 moves or the head itself moves three-dimensionally, a tomographic image of the reference image corresponding to each movement can be displayed.
Further, the adder 9 synthesizes the ultrasonic image stored in the ultrasonic image storage unit 8 and the reference image obtained by the image diagnostic apparatus 1 obtained in the reference image calculation unit 3 and displays the combined image on the monitor 10. Is.

次に、図2は、被検体(頭部) 31が頭部に固定された頭部位置センサ19とともに移動する様子と、その時にモニタ10に写し出されるリファレンス画像と超音波断層像を示した図である。図2において(a)は被検体が動く前、(b)は被検体が動いた後を示している。   Next, FIG. 2 is a diagram showing a state in which the subject (head) 31 moves together with the head position sensor 19 fixed to the head, and a reference image and an ultrasonic tomographic image that are displayed on the monitor 10 at that time. It is. In FIG. 2, (a) shows before the subject moves, and (b) shows after the subject moves.

被検体(頭部)31には頭部位置センサ19が備えられ、探触子位置センサ18は診断用探触子16に備えられている。モニタ10内には左側にリファレンス画像、右側に超音波断層像が表示されている。被検体(頭部)31の動きに追従させて被検体(頭部)31に取り付けられた頭部位置センサ19も動き、頭部位置センサ19は被検体(頭部)31の動き(位置、方向の変化)を検出する。   The subject (head) 31 is provided with a head position sensor 19, and the probe position sensor 18 is provided in the diagnostic probe 16. In the monitor 10, a reference image is displayed on the left side and an ultrasonic tomographic image is displayed on the right side. The head position sensor 19 attached to the subject (head) 31 is also moved following the movement of the subject (head) 31 and the head position sensor 19 is moved (position, Direction change).

そして、その検出した動きに関する情報を加味してリファレンス画像を計算するので、被検体(頭部)31に対する診断用探触子16の位置関係を把握できるようになり、図2(b)に示されたモニタ10ようにリファレンス画像を表示することができる。つまり、被検体の動きによりリファレンス画像が影響を受けることが無くなる。そして、被検体(頭部)31の患部を含む断面のリファレンス画像をモニタ10に示されたように的確に表示できる。   Then, since the reference image is calculated in consideration of the information regarding the detected movement, the positional relationship of the diagnostic probe 16 with respect to the subject (head) 31 can be grasped, as shown in FIG. The reference image can be displayed like the monitor 10 displayed. That is, the reference image is not affected by the movement of the subject. Then, the reference image of the cross section including the affected part of the subject (head) 31 can be accurately displayed as shown on the monitor 10.

図3(a)に被検体(頭部)31に頭部位置センサ19を装着した形態を示す。頭部位置センサ19は帯状のヘッドバンド40の周囲に取り付けられている。そしてこのヘッドバンド40は被検体(頭部)31を覆うように装着されている。よって、頭部位置センサ19と被検体(頭部)31を一体化させることができるため、被検体(頭部)31自体の位置(移動量)及び方向の変化と同じ分だけ頭部位置センサ19の位置及び方向が変化する。   FIG. 3 (a) shows a form in which the head position sensor 19 is attached to the subject (head) 31. FIG. The head position sensor 19 is attached around the belt-like headband 40. The headband 40 is mounted so as to cover the subject (head) 31. Therefore, since the head position sensor 19 and the subject (head) 31 can be integrated, the head position sensor is equivalent to the change in the position (movement amount) and direction of the subject (head) 31 itself. 19 positions and directions change.

また、図3(b)では、頭部位置センサ19は枕型固定具41の周囲に取り付けられている。この枕型固定具41は被検体(頭部)31の後頭部全体を覆い装着されている。よって、頭部位置センサ19と枕型固定具41及び被検体(頭部)31を一体化させることができるため、枕型固定具41が移動したとしても枕型固定具41自体の位置(移動量)及び方向の変化と同じ分だけ頭部位置センサ19の位置及び方向が変化する。   In FIG. 3B, the head position sensor 19 is attached around the pillow-type fixture 41. This pillow-type fixture 41 is mounted so as to cover the entire back of the subject (head) 31. Therefore, since the head position sensor 19, the pillow-type fixture 41, and the subject (head) 31 can be integrated, even if the pillow-type fixture 41 moves, the position (movement of the pillow-type fixture 41 itself) The position and direction of the head position sensor 19 change by the same amount as the change in the amount and direction.

次に第1の実施形態の動作について説明する。
(ステップ1)診断用探触子16に配置された位置センサ18が固定されていて、被検体を横たわらせるためのベッドの隅等に置かれた磁場発生源によって発生された磁場の強度と方向を検出し、そのデータを超音波診断装置100内のスキャン画像座標算出部6へ送信する。スキャン画像座標算出部6は、位置センサ18より送られて来たデータより診断用探触子16が静磁場発生源に対してどのような相対的な位置と方向にあるか、更には撮像のために超音波をどの方向走査しているかを算出する。Next, the operation of the first embodiment will be described.
(Step 1) Intensity of a magnetic field generated by a magnetic field generation source placed at a corner of a bed, etc., on which a position sensor 18 disposed on a diagnostic probe 16 is fixed and a subject is to lie down The direction is detected, and the data is transmitted to the scan image coordinate calculation unit 6 in the ultrasonic diagnostic apparatus 100. The scan image coordinate calculation unit 6 determines the relative position and direction of the diagnostic probe 16 with respect to the static magnetic field generation source based on the data sent from the position sensor 18, and further performs imaging. Therefore, the direction in which the ultrasonic wave is scanned is calculated.

(ステップ2)次に、頭部位置センサ19は、被検体の頭部に固定されていて、被検体を横たわらせるためのベッドの隅等に置かれた磁場発生源によって発生された磁場の強度と方向を検出し、そのデータを超音波診断装置100内の頭部位置センサ座標算出部20へ送信する。頭部位置センサ座標算出部20は、頭部位置センサ19により送られて来たデータより被検体の頭部が磁場発生源に対してどのような相対的な位置と方向にあるかを算出する。   (Step 2) Next, the head position sensor 19 is fixed to the head of the subject, and a magnetic field generated by a magnetic field generation source placed at the corner of the bed or the like for lying down the subject. Is detected and the data is transmitted to the head position sensor coordinate calculation unit 20 in the ultrasonic diagnostic apparatus 100. The head position sensor coordinate calculation unit 20 calculates the relative position and direction of the subject's head with respect to the magnetic field generation source from the data sent by the head position sensor 19. .

(ステップ3)次に、スキャン画像座標算出部6により得られた診断用探触子16の静磁場発生源に対する相対的な位置と方向、更には撮像のために超音波を走査している方向、及び頭部位置センサ座標算出部20により得られた被検体の頭部の静磁場発生源に対する相対的な位置と方向は、リファレンス画像算出部3へ送られる。   (Step 3) Next, the relative position and direction of the diagnostic probe 16 obtained by the scan image coordinate calculation unit 6 with respect to the static magnetic field generation source, and also the direction in which ultrasound is scanned for imaging The relative position and direction of the subject's head relative to the static magnetic field generation source obtained by the head position sensor coordinate calculation unit 20 are sent to the reference image calculation unit 3.

(ステップ4)リファレンス画像算出部3では、頭部位置センサ座標算出部20により得られた被検体の頭部の磁場発生源に対する相対的な位置と方向を基に、被検体の頭部が、ボリュームデータ記憶部2において記憶されているボリュームデータを撮像した時に比べて、どの程度移動していて、向きがどの程度方向が変化しているかを計算する。   (Step 4) In the reference image calculation unit 3, based on the relative position and direction of the subject's head relative to the magnetic field generation source obtained by the head position sensor coordinate calculation unit 20, the head of the subject is Compared to when the volume data stored in the volume data storage unit 2 is imaged, the amount of movement and the direction change are calculated.

(ステップ5) 次に、リファレンス画像算出部3では、ボリュームデータ記憶部2に記憶されているボリュームデータにおける座標データ(Xijk，Yijk，Zijk)を、(ステップ4)で計算した被検体の頭部の移動および方向の変化に合わせて、変化させる。その結果、四次元配列であるボリュームデータは(X'ijk，Y'ijk，Z'ijk，Vijk；i＝1〜n，j＝1〜n，k＝1〜n)となる。(Step 5) Next, the reference image calculation unit 3 calculates the coordinate data (X ijk , Y ijk , Z ijk ) in the volume data stored in the volume data storage unit 2 in (Step 4). It is changed according to the movement of the head and the change of direction. As a result, the volume data that is a four-dimensional array is (X ′ ijk , Y ′ ijk , Z ′ ijk , V ijk ; i = 1 to n, j = 1 to n, k = 1 to n).

(ステップ6)一方、リファレンス画像算出部3では、スキャン画像座標算出部6より送られてきた診断用探触子16の静磁場発生源に対する相対的な位置と方向と、撮像のために超音波を走査している方向を基に、超音波撮像している断面の位置を特定する(算出する。)。そして、ここで求めた断面上に格子状の二次元プロット(例えば、p×p)を割り振ってその三次元座標を求め、(Xlm，Ylm，Zlm；I＝1〜p，m＝1〜p)とする。(Step 6) On the other hand, in the reference image calculation unit 3, the relative position and direction of the diagnostic probe 16 sent from the scan image coordinate calculation unit 6 to the static magnetic field generation source, and ultrasonic waves for imaging Based on the scanning direction, the position of the cross-section being ultrasonically picked up is specified (calculated). Then, a grid-like two-dimensional plot (for example, p × p) is allocated on the cross section obtained here to obtain its three-dimensional coordinates, (X lm , Y lm , Z lm ; I = 1 to p, m = 1 to p).

(ステップ7)次に、(ステップ5)で算出した座標データの移動および方向の変化後のボリュームデータにおける、(ステップ6)で算出した断面(格子状の二次元プロット(Xjk，Yjk，Zjk；j＝1〜I，k＝1〜I))上の値を求める。格子状の二次元プロットの位置とボリュームデータのピクセル位置が一致しない場合には、補間により求める。更に、それらを基に画像化してリファレンス画像とする。(Step 7) Next, in the volume data after the movement of the coordinate data calculated in (Step 5) and the change in direction, the cross section (grid-like two-dimensional plot (X jk , Y jk , Z jk ; j = 1 to I, k = 1 to I)) The above values are obtained. If the position of the grid-like two-dimensional plot does not match the pixel position of the volume data, it is obtained by interpolation. Furthermore, the image is formed on the basis of these to obtain a reference image.

(ステップ8) 次に加算器9には、超音波画像記憶部8より超音波画像が、リファレンス画像算出部3よりリファレンス画像が送られる。加算器9はそれら2つの画像を並列させて、あるいは色を違えて(赤と青等)合成し、モニタ10へ表示させる。   (Step 8) Next, an ultrasonic image is sent from the ultrasonic image storage unit 8 to the adder 9, and a reference image is sent from the reference image calculation unit 3. The adder 9 combines these two images in parallel or with different colors (such as red and blue) and displays them on the monitor 10.

(ステップ9) 操作者は、モニタ10に表示された2つの画像を見ながら、画像内に患部が映し出されるように超音波探触子102を動かして、的確に患部の位置を把握してそこに超音波を照射する。   (Step 9) While viewing the two images displayed on the monitor 10, the operator moves the ultrasound probe 102 so that the affected part is displayed in the image, and accurately grasps the position of the affected part. Is irradiated with ultrasonic waves.

図4は(ステップ5)におけるボリュームデータの変換を表したものである。図4の(a)で示したものは、変換する前のボリュームデータ記憶部2に記憶されているボリュームデータを示し、XとYとZ方向にそれぞれnピクセルから成る立方体内に被検体の頭部31に関するボリュームデータが収まっていることを示している。そして、図4(b)で示したものは、超音波を用いて治療をしている最中等に、被検体の頭部が動いた場合に対応させて、ボリュームデータを移動させる様子を示している。図2(a)に対して図4(b)では、先ず立方体の片隅の点(基準点)はOからO’へ移動されていて、例えば(0，0，0)から(0＋αX，0＋αY，0＋αZ)のようになる。さらに基準点に対してボリュームデータの配置されるXとYとZへの方向は、図4(a)に対して角度が変わっている。この角度の変化は、X軸の回りの回転と、Y軸の回りの回転と、Z軸の周りの回転に分解され、それぞれの回転は次に表す回転行列で表現される。FIG. 4 shows the conversion of volume data in (Step 5). 4 (a) shows the volume data stored in the volume data storage unit 2 before conversion, and the subject's head is placed in a cube consisting of n pixels in the X, Y, and Z directions, respectively. This shows that the volume data related to the section 31 is stored. 4 (b) shows how the volume data is moved in response to the movement of the subject's head during treatment using ultrasonic waves. Yes. In FIG. 4 (b) with respect to FIG. 2 (a), the corner point (reference point) of the cube is first moved from O to O ′, for example, from (0, 0, 0) to (0 + α X , 0 + α Y , 0 + α Z ). Further, the direction of X, Y, and Z in which the volume data is arranged with respect to the reference point is changed with respect to FIG. 4 (a). This change in angle is decomposed into a rotation around the X axis, a rotation around the Y axis, and a rotation around the Z axis, and each rotation is represented by the rotation matrix shown below.

先ず、X軸の周りの角度θ1の回転は、

Figure 2006068103
で表され、Y軸の回りの角度θ2の回転は、
Figure 2006068103
 で表され、Z軸の回りの角度θ3の回転は、
Figure 2006068103
 で表される。従って、図4(a)のボリュームデータにおけるX方向，Y方向，Z方向への単位ベクトル(1，0，0)，(0，1，0)，(0，0，1)をそれぞれ上記回転行列を用いて回転変換させて、それらにより図4(b)のボリュームデータ上の位置座標を求める。そして、図4(b)のように座標変換したボリュームデータ上で、(ステップ6)で求めた超音波撮像をしている断層面150の二次元プロット上の値を(ステップ7)で補間等で求め、リファレンス画像とする。First, the rotation of the angle θ 1 around the X axis is
Figure 2006068103
 The rotation of the angle θ 2 around the Y axis is
Figure 2006068103
 The rotation of the angle θ 3 around the Z axis is
Figure 2006068103
 It is represented by Therefore, the unit vectors (1, 0, 0), (0, 1, 0), (0, 0, 1) in the X direction, Y direction, and Z direction in the volume data of FIG. Rotational transformation is performed using a matrix, and the position coordinates on the volume data in FIG. Then, on the volume data coordinate-transformed as shown in FIG. 4 (b), the values on the two-dimensional plot of the tomographic surface 150 that is performing ultrasonic imaging obtained in (Step 6) are interpolated in (Step 7), etc. To obtain a reference image.

第2の実施形態の超音波診断システムについて図を用いて説明する。図5は本実施形態に係る超音波診断システムのブロック図であり、主に、超音波を使って被検体の患部を含む断層像の超音波画像を得るための超音波診断装置100と、X線CT装置やMRI装置等のモダリティの画像診断装置1と、それぞれの診断装置で撮影された画像を表示するモニタ10と、被検体の患部に超音波治療を行う超音波治療装置101とから構成されている。   An ultrasonic diagnostic system according to the second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a block diagram of the ultrasonic diagnostic system according to the present embodiment, mainly an ultrasonic diagnostic apparatus 100 for obtaining an ultrasonic image of a tomographic image including an affected part of a subject using ultrasonic waves, and X Consists of an image diagnostic apparatus 1 of a modality such as a line CT apparatus and an MRI apparatus, a monitor 10 that displays images taken by each diagnostic apparatus, and an ultrasonic treatment apparatus 101 that performs ultrasonic treatment on an affected area of a subject Has been.

第1の実施形態と異なる点は、頭部位置センサ19の位置情報に基づいて治療超音波とその表示を制御する点である。治療プローブ102は、診断用探触子16と治療用探触子17と探触子位置センサ18より成る。診断用探触子16は患部を含む断層像を撮像するための超音波を送受するためのものである。治療用探触子17は患部に超音波を照射して患部を治療するためのものである。探触子位置センサ18は治療プローブ102の3次元的な位置、方向、及び診断用探触子16が超音波画像の撮像のために超音波を走査している方向を検出するためのものであり、例えば図示していない別のところに置かれた磁場発生源から3次元空間に発生される磁気信号を検知する磁気センサ等から構成されている。   The difference from the first embodiment is that the therapeutic ultrasound and its display are controlled based on the position information of the head position sensor 19. The treatment probe 102 includes a diagnostic probe 16, a treatment probe 17, and a probe position sensor 18. The diagnostic probe 16 is for transmitting and receiving ultrasonic waves for capturing a tomographic image including the affected part. The therapeutic probe 17 is for treating the affected part by irradiating the affected part with ultrasonic waves. The probe position sensor 18 is used to detect the three-dimensional position and direction of the treatment probe 102 and the direction in which the diagnostic probe 16 is scanning ultrasound for imaging an ultrasound image. For example, it is composed of a magnetic sensor that detects a magnetic signal generated in a three-dimensional space from a magnetic field generating source placed elsewhere, not shown.

超音波治療装置101において、操作器11は、操作者がモニタ10に写し出された超音波画像や画像診断装置1による画像を基に、超音波照射条件(焦点位置を制御するための条件)等を治療位置制御部12へ入力するためのものである。治療位置制御部12は、入力された超音波照射条件で超音波を照射するための信号を治療用パルス発生回路13及び治療用超音波遅延回路14へ送る。治療用パルス発生回路13は治療用の超音波パルスを発生するためのものであり、治療用超音波遅延回路14は、治療のために照射する超音波の照射のタイミングを調整するためのものであり、増幅器15は超音波を増幅するためのものである。   In the ultrasonic therapy apparatus 101, the operation unit 11 is based on the ultrasonic image projected by the operator on the monitor 10 or the image obtained by the diagnostic imaging apparatus 1, and the ultrasonic irradiation conditions (conditions for controlling the focal position), etc. Is input to the treatment position control unit 12. The treatment position control unit 12 sends a signal for irradiating ultrasonic waves under the input ultrasonic irradiation conditions to the therapeutic pulse generation circuit 13 and the therapeutic ultrasonic delay circuit 14. The therapeutic pulse generation circuit 13 is for generating a therapeutic ultrasonic pulse, and the therapeutic ultrasonic delay circuit 14 is for adjusting the timing of irradiation of ultrasonic waves for treatment. The amplifier 15 is for amplifying ultrasonic waves.

頭部位置センサ19と治療プローブ102と探触子位置センサ18の配置関係について図6を用いて説明する。ヘッドバンド型頭部保持具50は、被検体の側頭部を支える側頭部超音波プローブ固定部、前頭部を支える前頭部押え部、後頭部を支える後頭部押え部、頭頂部を支える頭頂部押え部、それぞれを結合するベルトから構成される。   An arrangement relationship among the head position sensor 19, the treatment probe 102, and the probe position sensor 18 will be described with reference to FIG. The headband-type head holder 50 includes a temporal ultrasound probe fixing part that supports the temporal region of the subject, a frontal part holding part that supports the frontal part, a back part holding part that supports the back part, and a head that supports the top part. It is comprised from the belt which couple | bonds a top holding part and each.

頭部位置センサ19は、前頭部押え部に設置されており、頭のほぼ中心に配置されている。治療プローブ102は、側頭部超音波プローブ固定部に設置されており、頭の米神付近から超音波が照射されるように配置されている。また、治療プローブ102には探触子位置センサ18が設置されており、治療プローブ102の三次元的な位置、方向、及び診断用探触子16が超音波画像の撮像のために超音波を走査している方向を検出するためのものであり、例えば被検体を横たわらせるためのベッドの隅等に置かれた磁場発生源から三次元空間に発生される磁気信号を検知する磁気センサ等から構成されている。   The head position sensor 19 is installed in the forehead presser, and is arranged substantially at the center of the head. The treatment probe 102 is installed in the temporal ultrasonic probe fixing part, and is arranged so that the ultrasonic wave is irradiated from the vicinity of the head of the rice god. In addition, a probe position sensor 18 is installed in the treatment probe 102, and the three-dimensional position and direction of the treatment probe 102 and the diagnostic probe 16 emit ultrasonic waves for imaging an ultrasonic image. A magnetic sensor for detecting a scanning direction, for example, a magnetic sensor for detecting a magnetic signal generated in a three-dimensional space from a magnetic field generation source placed at a corner of a bed or the like for lying down a subject Etc.

また、頭部位置センサ19は、頭部に限らず、治療部位に応じて、呼吸等の動きを伴わない部位に固定するベルトに設置しても良い。足部を超音波治療する場合、例えば太ももにベルト51を巻き位置センサ19を設置する。HIFU治療をする場合、例えば腰にベルト52を巻き、呼吸の動きを伴わない背中に位置センサ19を設置する。また、腕部を超音波治療する場合、例えば上腕にベルト53を巻き位置センサ19を設置する。   Further, the head position sensor 19 is not limited to the head, and may be installed on a belt that is fixed to a part that does not involve movement such as breathing, depending on the treatment part. When ultrasonically treating the foot, for example, the belt 51 is wound around the thigh and the position sensor 19 is installed. When performing HIFU treatment, for example, the belt 52 is wrapped around the waist, and the position sensor 19 is installed on the back not involving the movement of breathing. Further, when ultrasonically treating the arm, for example, the belt 53 is wound around the upper arm and the position sensor 19 is installed.

第2の実施形態は、頭部の動きに伴う頭部位置センサ19の移動量、或いは治療プローブ102の動きに伴う探触子位置センサ18の移動量に応じて治療超音波を制御する。被検体(頭部)31は固定されているが、治療部位や被検体の体調によっては頭部自体が動いてしまうことがある。そこで、頭部位置センサ19により三次元的な位置及び方向を検出し、被検体が大きく動いていることを検出、頭部位置センサ19により位置及び方向が大きく変化していることが検出されたら、治療プローブ102から照射している治療超音波を停止させたり、アラームをモニタ10に表示させる。   In the second embodiment, treatment ultrasonic waves are controlled according to the amount of movement of the head position sensor 19 accompanying the movement of the head or the amount of movement of the probe position sensor 18 accompanying the movement of the treatment probe 102. Although the subject (head) 31 is fixed, the head itself may move depending on the treatment site and the physical condition of the subject. Therefore, if the head position sensor 19 detects a three-dimensional position and direction to detect that the subject is moving greatly, and the head position sensor 19 detects that the position and direction have changed significantly. Then, the treatment ultrasonic wave irradiated from the treatment probe 102 is stopped or an alarm is displayed on the monitor 10.

頭部位置センサ19から被検体(頭部)31の移動量を頭部位置センサ座標算出部20で算出する。そして、算出された座標情報を演算器21に伝達し、予め設定された閾値と比較を行う。閾値は、例えば、治療プローブ102が固定され治療を行っている位置から10mm移動した移動量、又は20°回転した移動量としてメモリ(図示しない。)に記憶されている。演算器21は、予め設定した移動量と頭部位置センサ19が移動した移動量と比較を行い、頭部位置センサ19が移動した移動量が、設定した移動量を超えた場合、演算器21は治療位置制御部12に対して停止信号を送る。そして、治療位置制御部12は超音波治療装置101の各構成要素に対して治療を停止する制御信号を出して、治療超音波の照射を停止する。   The head position sensor coordinate calculation unit 20 calculates the amount of movement of the subject (head) 31 from the head position sensor 19. Then, the calculated coordinate information is transmitted to the calculator 21 and compared with a preset threshold value. The threshold value is stored in a memory (not shown) as, for example, a movement amount moved 10 mm from a position where the treatment probe 102 is fixed and performing treatment, or a movement amount rotated by 20 °. The computing unit 21 compares the movement amount set in advance with the movement amount moved by the head position sensor 19, and if the movement amount moved by the head position sensor 19 exceeds the set movement amount, the computing unit 21 Sends a stop signal to the treatment position controller 12. Then, the treatment position control unit 12 outputs a control signal for stopping the treatment to each component of the ultrasonic treatment apparatus 101, and stops the treatment ultrasonic wave irradiation.

また、頭部位置センサ19が移動した移動量が、設定した移動量を超えた場合、演算器21は治療位置制御部12に対してその信号情報を送る。そして、超音波画像記憶部8に記憶された超音波画像にアラーム情報を重畳し、加算器9にてリファレンス画像と重ね合わせ、アラーム情報をモニタ10に表示する。
このように頭部位置センサ19が移動した移動量に基づいて治療超音波を制御することにより、安全性を向上させることができる。Further, when the amount of movement that the head position sensor 19 has moved exceeds the set amount of movement, the computing unit 21 sends the signal information to the treatment position control unit 12. Then, alarm information is superimposed on the ultrasound image stored in the ultrasound image storage unit 8 and is superimposed on the reference image by the adder 9, and the alarm information is displayed on the monitor 10.
Thus, safety can be improved by controlling therapeutic ultrasonic waves based on the amount of movement of the head position sensor 19.

次に第2の実施形態の動作について図7を用いて説明する。
(S1) まず、超音波診断システムにおける初期設定(例えば、被検者名、超音波治療部位名、治療プローブ102の当てる方向、治療計画等)を行う。Next, the operation of the second embodiment will be described with reference to FIG.
(S1) First, initial settings (for example, a subject name, an ultrasonic treatment site name, a direction in which the treatment probe 102 is applied, a treatment plan, etc.) in the ultrasonic diagnostic system are performed.

(S2)モニタ10上の治療プローブ102の位置を中心として扇状に広がる超音波撮像範囲が示され、断層像で超音波治療する領域として焦域をセットする。   (S2) An ultrasonic imaging range extending in a fan shape centering on the position of the treatment probe 102 on the monitor 10 is shown, and a focal area is set as a region to be ultrasonically treated with a tomographic image.

(S3)患部32に照射とする超音波ビームにより、実際に超音波治療している領域が、超音波治療計画モードで設定した焦域内かどうか判定する。   (S3) It is determined by the ultrasonic beam that is used to irradiate the affected area 32 whether or not the region that is actually ultrasonically treated is within the focal region set in the ultrasonic treatment plan mode.

(S4)治療位置が焦域内にない場合、アラーム情報を画面に表示させたり、超音波治療を停止させる。具体的には、治療位置制御部12は超音波治療装置101の各構成要素に対して治療を停止する制御信号を出して、治療超音波の照射を停止する。若しくは超音波画像記憶部8に記憶された超音波画像にアラーム情報を重畳し、加算器9にてリファレンス画像と重ね合わせ、アラーム情報をモニタ10に表示する。そして(S2)に戻り、焦域をセットし直す。   (S4) When the treatment position is not in the focal range, alarm information is displayed on the screen or the ultrasonic treatment is stopped. Specifically, the treatment position control unit 12 outputs a control signal for stopping the treatment to each component of the ultrasonic treatment apparatus 101, and stops the treatment ultrasonic wave irradiation. Alternatively, the alarm information is superimposed on the ultrasonic image stored in the ultrasonic image storage unit 8 and is superimposed on the reference image by the adder 9, and the alarm information is displayed on the monitor 10. Then, return to (S2) and reset the focal range.

(S5)治療位置が焦域内にある場合、患部32に同時刻に治療用超音波が到達するように、各治療用探触子17からの治療用超音波の射出タイミングを制御し、治療用超音波を照射する。   (S5) When the treatment position is in the focal range, the treatment ultrasonic wave emission timing from each treatment probe 17 is controlled so that the treatment ultrasonic wave reaches the affected area 32 at the same time, and the treatment is performed. Irradiate with ultrasonic waves.

(S6)超音波画像を算出しながら、超音波治療を終了するかどうか判定する。超音波治療が終っていない場合、(S2)に戻り、一連の動作を繰り返す。   (S6) While calculating the ultrasonic image, it is determined whether or not to terminate the ultrasonic treatment. When the ultrasonic treatment is not finished, the process returns to (S2) and a series of operations are repeated.

また、治療超音波のパターン表示を行う形態を図8を用いて説明する。治療プローブ102は被検体(頭部)31に固定されているが、治療方位によっては治療プローブ102自体が動いてしまうことがある。そこで、探触子位置センサ18により三次元的な位置及び方向を検出し、その移動量に応じて治療ビームの方向及びその強度に基づいて治療用ビームパターン33を構成し、モニタ10に表示する。   In addition, a form for performing therapeutic ultrasound pattern display will be described with reference to FIG. Although the treatment probe 102 is fixed to the subject (head) 31, the treatment probe 102 itself may move depending on the treatment orientation. Therefore, the probe position sensor 18 detects a three-dimensional position and direction, and configures a treatment beam pattern 33 based on the direction and intensity of the treatment beam according to the amount of movement, and displays it on the monitor 10. .

超音波断層像表示は、まず、治療プローブ102の位置を中心として扇状に広がる超音波撮像範囲が示され、この超音波撮像範囲内に位置する箇所に患部32およびその周辺の臓器が撮像されている。   In the ultrasonic tomogram display, first, an ultrasonic imaging range that spreads in a fan shape centering on the position of the treatment probe 102 is shown, and the affected part 32 and surrounding organs are imaged at a location located within the ultrasonic imaging range. Yes.

そして、治療プローブ102の位置と患部32とを結ぶ仮想の線に重ね合わされて表示される細長の治療用ビームパターン33が示される。この治療用ビームパターン33は患部32に照射されようとする超音波ビームに対応して示され、該治療ビームパターン33の長手方向は該超音波ビームの方向と一致づけられて示される。   Then, an elongate therapeutic beam pattern 33 that is displayed superimposed on a virtual line connecting the position of the therapeutic probe 102 and the affected part 32 is shown. The therapeutic beam pattern 33 is shown corresponding to the ultrasonic beam about to be irradiated to the affected part 32, and the longitudinal direction of the therapeutic beam pattern 33 is shown to coincide with the direction of the ultrasonic beam.

また、治療ビームパターン33は、その長手方向であって治療プローブ102の位置に相当する先端側からその対向端となる末端にまでかけて比較的細かい領域毎に複数に区分けされ、これら区分けされた各領域にはそれぞれ色が付されて表示されている。   The treatment beam pattern 33 is divided into a plurality of relatively fine regions from the distal end side corresponding to the position of the treatment probe 102 to the end serving as the opposite end in the longitudinal direction. Each area is displayed with a color.

この色は超音波の強度に対応づけられて予め定められているもので、治療ビームパターン33の区分けされた各領域には、その領域に重なる位置における超音波ビームの強度に対応した色が付されている。すなわち、超音波撮像範囲内の位置であって、治療ビームパターン33の区分けされた各領域における超音波ビームの強度はその領域に付された色によって判断することができるようになっている。   This color is determined in advance in association with the intensity of the ultrasonic wave, and each segmented area of the treatment beam pattern 33 is assigned a color corresponding to the intensity of the ultrasonic beam at a position overlapping that area. Has been. That is, the intensity of the ultrasonic beam in each region where the treatment beam pattern 33 is divided at a position within the ultrasonic imaging range can be determined by the color assigned to the region.

このため、該治療ビームパターン33のその長手方向に区分けされた各領域は、該長手方向における長さが必ずしも一律ではなく各領域毎に異なる場合がある。各領域はある範囲内にある超音波ビームの強さに応じて区分けされるようになっているからである。この関係は次に説明する超音波強度表示の場合と異なるものとなっている。   For this reason, each region of the treatment beam pattern 33 divided in the longitudinal direction has a length in the longitudinal direction that is not necessarily uniform and may vary from region to region. This is because each region is divided according to the intensity of the ultrasonic beam within a certain range. This relationship is different from the case of ultrasonic intensity display described below.

すなわち、超音波強度および照射位置(焦点深度、照射角度)と色情報(ビームパターン)との関係は、予めメモリ(図示しない。)に記憶されている。治療位置制御部12からの制御信号はメモリへ伝達され、超音波強度及び照射位置(焦点深度、照射角度)に対応するビームパターンが選択される。そして、選択されたビームパターンは、モニタ10に出力される。モニタ10は、超音波診断装置100から出力される超音波画像と、超音波治療装置101のメモリからの治療ビームパターン33を重ねて表示する。また、モニタ10は、リファレンス画像も同様にしてリファレンス画像算出部3から出力されるリファレンス画像と、超音波治療装置101のメモリからの治療ビームパターン33を超音波画像と共に表示される治療ビームパターン33の表示位置と同じ位置に合わせて表示する。なお、その重ね合わせの際、治療ビームパターン33は半透明に表示させてもよい。   That is, the relationship between ultrasonic intensity, irradiation position (depth of focus, irradiation angle) and color information (beam pattern) is stored in advance in a memory (not shown). A control signal from the treatment position control unit 12 is transmitted to the memory, and a beam pattern corresponding to the ultrasonic intensity and the irradiation position (focus depth, irradiation angle) is selected. Then, the selected beam pattern is output to the monitor 10. The monitor 10 superimposes and displays the ultrasonic image output from the ultrasonic diagnostic apparatus 100 and the treatment beam pattern 33 from the memory of the ultrasonic treatment apparatus 101. Similarly, the monitor 10 treats the reference image as well as the reference image output from the reference image calculation unit 3 and the treatment beam pattern 33 from the memory of the ultrasound treatment apparatus 101 together with the ultrasound image. Display in the same position as the display position of. It should be noted that the treatment beam pattern 33 may be displayed in a translucent manner during the superposition.

ここで、治療プローブ102の動きに伴う探触子位置センサ18の移動量に応じた治療超音波のパターン表示を行う際、治療位置制御部12は、超音波照射を行う位置を治療ビームパターン33の位置情報として認識し、超音波画像とリファレンス画像に治療ビームパターン33を重ね合わせる。   Here, when performing the treatment ultrasonic pattern display according to the movement amount of the probe position sensor 18 accompanying the movement of the treatment probe 102, the treatment position control unit 12 sets the position where the ultrasonic irradiation is performed to the treatment beam pattern 33. The treatment beam pattern 33 is superimposed on the ultrasonic image and the reference image.

治療用ビームパターン33の位置情報及び色情報をメモリに記憶しておき、治療プローブ102の動きに伴い、表示される照射位置(焦点深度、照射角度)を可変する。治療プローブ102の位置は探触子位置センサ18によって検出される。演算器21は検出された探触子位置センサ18の移動量に応じて、治療プローブ102による治療超音波の照射位置(焦点深度、照射角度)の移動量を演算する。その移動量をリファレンス画像算出部3へ出力し、探触子位置センサ18の移動量に基づいてリファレンス画像上に表示される治療用ビームパターン33を移動させる。   The position information and color information of the treatment beam pattern 33 are stored in a memory, and the irradiation position (depth of focus, irradiation angle) to be displayed is changed according to the movement of the treatment probe 102. The position of the treatment probe 102 is detected by the probe position sensor 18. The calculator 21 calculates the movement amount of the treatment ultrasound irradiation position (depth of focus, irradiation angle) by the treatment probe 102 according to the detected movement amount of the probe position sensor 18. The movement amount is output to the reference image calculation unit 3, and the therapeutic beam pattern 33 displayed on the reference image is moved based on the movement amount of the probe position sensor 18.

また、その移動量を治療位置制御部12へ伝達させ、患部32に照射されるように治療用超音波の焦点位置を計算し、治療用探触子17に供給する治療用パルスに対し、各治療用探触子17に供給する治療用パルスの遅延時間を求め、治療用超音波遅延回路14に指令を送信する。治療超音波の照射位置(焦点深度、照射角度)の移動の逆演算を行えば、各治療用探触子17に供給する治療用パルスの遅延時間を求めることができる。治療用超音波遅延回路14は、治療位置制御部12からの指令により治療用超音波のフォーカス処理を行う。なお、この治療用探触子17は治療位置に任意に照射するため二次元配列され構成されている。   Further, the amount of movement is transmitted to the treatment position control unit 12, the focal position of the treatment ultrasonic wave is calculated so that the affected part 32 is irradiated, and each treatment pulse supplied to the treatment probe 17 is The delay time of the therapeutic pulse supplied to the therapeutic probe 17 is obtained, and a command is transmitted to the therapeutic ultrasonic delay circuit 14. If the inverse calculation of the movement of the treatment ultrasound irradiation position (depth of focus, irradiation angle) is performed, the delay time of the treatment pulse supplied to each treatment probe 17 can be obtained. The therapeutic ultrasonic wave delay circuit 14 performs a focus process of therapeutic ultrasonic waves according to a command from the treatment position control unit 12. The therapeutic probe 17 is two-dimensionally arranged to arbitrarily irradiate the treatment position.

具体的には、治療位置制御部12は、治療用超音波の照射命令を治療用パルス発生回路13に送信し、治療用パルス発生回路13は、治療位置制御部12からの指令により、治療用探触子17を駆動させる治療用パルスを治療用超音波遅延回路に送信する。治療用超音波遅延回路14は、治療用パルス発生回路13から出力される治療用パルスに基づいて、各治療用探触子17に供給する治療用パルスを、遅延時間に従って順次出力する。このときに、治療用パルスは、治療用超音波遅延回路14で電子フォーカスされて、治療用探触子17に送信され、治療用探触子17は、治療用超音波遅延回路14で遅延処理された治療用パルスにより振動し、治療用超音波が照射される。このとき、患部32に同時刻に治療用超音波が到達するように、各治療用探触子17からの治療用超音波の射出タイミングを制御する。これにより、治療用探触子17から射出される治療用超音波は、焦点位置で集束され、その部位に強力な超音波エネルギが与えられることになる。このため、治療用超音波は、患部32を加熱し、焼灼して病変部位を治療することができる。   Specifically, the treatment position control unit 12 transmits a treatment ultrasonic wave irradiation command to the treatment pulse generation circuit 13, and the treatment pulse generation circuit 13 performs treatment according to a command from the treatment position control unit 12. The therapeutic pulse for driving the probe 17 is transmitted to the therapeutic ultrasonic delay circuit. The therapeutic ultrasonic delay circuit 14 sequentially outputs the therapeutic pulses supplied to each therapeutic probe 17 based on the therapeutic pulses output from the therapeutic pulse generation circuit 13 according to the delay time. At this time, the therapeutic pulse is electronically focused by the therapeutic ultrasonic delay circuit 14 and transmitted to the therapeutic probe 17. The therapeutic probe 17 is delayed by the therapeutic ultrasonic delay circuit 14. The therapeutic pulse is oscillated and irradiated with therapeutic ultrasonic waves. At this time, the emission timing of the therapeutic ultrasound from each therapeutic probe 17 is controlled so that the therapeutic ultrasound reaches the affected area 32 at the same time. As a result, the therapeutic ultrasonic wave emitted from the therapeutic probe 17 is focused at the focal position, and powerful ultrasonic energy is given to the site. For this reason, the therapeutic ultrasound can heat the affected part 32 and cauterize to treat the lesion site.

上記実施形態を適用する脳血栓溶解超音波治療とは、診断画面で発見した被検体(頭部)31に存在する患部32(血栓部位)に対し、治療用探触子17から治療用超音波を照射することで血栓溶解剤(t-PA)の血栓溶解効果を増強させる治療法である。   The cerebral thrombolysis ultrasound treatment to which the above embodiment is applied refers to the treatment ultrasound from the treatment probe 17 to the affected part 32 (thrombus site) present in the subject (head) 31 found on the diagnosis screen. It is a treatment method that enhances the thrombolytic effect of a thrombolytic agent (t-PA) by irradiation.

治療用超音波は必要な患部32に照射される必要があり、たとえば虚弱な血管に照射してしまうと出血を誘発させる可能性がある。そこで、治療用超音波は血栓部位32に正確に照射される必要があるが、超音波診断装置100で得られる画面だけでは血栓部位32を特定する事が不可能である場合や、不鮮明となる場合が考えられる。また、脳梗塞の診断にはまず、CTやMRIなどの画像診断装置1による診断が一般的であり、たとえば発病後病院等に搬送されるとまず、CTやMRIなどの画像診断装置1の撮影が選択される。これらの診断で頭部のボリュームデータを得、超音波治療に利用する。   The therapeutic ultrasonic wave needs to be irradiated to the necessary affected part 32. For example, if a weak blood vessel is irradiated, there is a possibility of inducing bleeding. Therefore, it is necessary to accurately irradiate the thrombus site 32 with the therapeutic ultrasonic wave. However, it is impossible to identify the thrombus site 32 only with the screen obtained by the ultrasonic diagnostic apparatus 100, or the image is unclear. There are cases. In general, diagnosis of cerebral infarction is usually performed by an image diagnostic apparatus 1 such as CT or MRI. For example, when transported to a hospital or the like after the onset of disease, first imaging of the image diagnostic apparatus 1 such as CT or MRI Is selected. With these diagnoses, head volume data is obtained and used for ultrasound therapy.

治療計画時においては、画像診断装置1により事前に取得したCT(MRI)ボリュームデータをボリュームデータ記憶部2に記憶させ、モニタ10に表示させる。また、治療プローブ102の診断用探触子16により得られた超音波画像と加算器9により加算し、モニタ10に同時に表示させる。このとき、診断用探触子16により得られた超音波画像と、ボリュームデータから切り出した任意の平面画像を並べて表示し、もしくは、たとえば異なる半透明色を使用して重ねて表示し、同一断面を表示する事で、リファレンス画像と超音波画像の両画像を比較して治療計画を立てることで、治療計画が容易となる。   At the time of treatment planning, CT (MRI) volume data acquired in advance by the image diagnostic apparatus 1 is stored in the volume data storage unit 2 and displayed on the monitor 10. Further, the ultrasonic image obtained by the diagnostic probe 16 of the treatment probe 102 and the adder 9 are added and displayed on the monitor 10 simultaneously. At this time, the ultrasonic image obtained by the diagnostic probe 16 and an arbitrary plane image cut out from the volume data are displayed side by side, or are displayed by being superimposed using different translucent colors, for example, By displaying, a treatment plan is made easier by comparing both the reference image and the ultrasound image and making a treatment plan.

また、体動などの動きにより被検体(頭部)32の絶対位置が変化しても、リファレンス画像と超音波画像のずれを生じない構成とすることが可能となり、治療計画がより容易になり、さらに、治療時の安全性を高めることが可能となる。   In addition, even if the absolute position of the subject (head) 32 changes due to movement such as body movement, it is possible to make a configuration that does not cause a deviation between the reference image and the ultrasound image, which makes treatment planning easier. Furthermore, it becomes possible to improve the safety at the time of treatment.

そのような治療では、診断用探触子16を被検体の頭部表面に接触させて、あるいは術中に開頭した状態の脳表面に接触させて、頭部内の患部に向けて診断用探触子16が照射する。その場合、手術中に診断用探触子16を移動させる際には、その移動は逐次探触子位置センサ18によって検出し、また手術中に被検体の頭部が動いた際には、その動きは逐次頭部位置センサ19によって検出し、それらのデータをもとに上述した処理によりリアルタイムにリファレンス画像を生成して手術の利用に供することができる。あらかじめ手術における超音波治療の治療計画が決まっている場合には、診断用探触子16を動かしながら、予め治療計画で決まっている超音波照射領域がリファレンス画像に現れた際にタイミング良く自動的に照射されるようにすることも可能である。   In such treatment, the diagnostic probe 16 is brought into contact with the surface of the subject's head, or in contact with the brain surface that has been opened during the operation, and the diagnostic probe is directed toward the affected area in the head. Child 16 irradiates. In that case, when the diagnostic probe 16 is moved during the operation, the movement is sequentially detected by the probe position sensor 18, and when the subject's head moves during the operation, the movement is detected. The movement is sequentially detected by the head position sensor 19, and a reference image can be generated in real time by the above-described processing based on the data, and can be used for surgery. If a treatment plan for ultrasound treatment in surgery is determined in advance, the diagnostic probe 16 is moved automatically when the ultrasound irradiation area determined in advance in the treatment plan appears in the reference image. It is also possible to be irradiated.

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変形して実施できる。例えば、位置の測定のために用いる探触子位置センサ18及び頭部位置センサ19の数は、それぞれ1個ずつでなくても良く、2個以上でも良い。また、診断用探触子16と治療用探触子17がくっついていなくても、それぞれに位置センサを設置し、3点で相対位置を検出する事で精度の高い治療が可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the number of probe position sensors 18 and head position sensors 19 used for position measurement may not be one each, but may be two or more. Even if the diagnostic probe 16 and the therapeutic probe 17 are not attached, a highly accurate treatment is possible by installing a position sensor in each of them and detecting the relative position at three points.

また、位置の測定のための方法は、上記実施形態のように、別のところに置かれた磁場発生源から三次元空間に発生される磁気信号を検知する方法のみならず、特許文献1で開示されているように、超音波探触子に磁石を貼り付け、その磁場を多方向で検出し、それら検出値から磁場分布を解析して位置を特定することも可能である。また本発明における超音波診断システムには、上述したように超音波を走査しながら超音波画像を得ると同時に超音波を照射して患部を治療するもののみならず、特許文献1に示されているような超音波穿刺支援装置も、被検体にその位置センサをつけることによりリファレンス画像を表示することができる。   In addition, the method for measuring the position is not only a method for detecting a magnetic signal generated in a three-dimensional space from a magnetic field generation source placed elsewhere as in the above embodiment, but also in Patent Document 1. As disclosed, it is also possible to attach a magnet to the ultrasonic probe, detect the magnetic field in multiple directions, and analyze the magnetic field distribution from these detection values to identify the position. In addition, the ultrasonic diagnostic system according to the present invention is not only one that obtains an ultrasonic image while scanning an ultrasonic wave as described above, and at the same time treats the affected area by irradiating the ultrasonic wave. Such an ultrasonic puncture assisting device can also display a reference image by attaching the position sensor to the subject.

Claims (16)

超音波探触子と、前記超音波探触子を用いて被検体から受信した受信信号に基づいて超音波画像を生成する超音波画像生成手段と、画像撮像装置により取得される前記被検体の画像データを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された画像データに基づいてリファレンス画像を生成するリファレンス画像生成手段と、前記超音波画像及び前記リファレンス画像の同一断面を表示する表示手段とを備えた超音波診断システムにおいて、
前記超音波探触子の位置及び方向を検出する第1の位置センサと、前記被検体の位置及び方向を検出する第2の位置センサとを備え、前記リファレンス画像生成手段は、前記第1の位置センサの位置情報及び前記第2の位置センサの位置情報に基づいて前記リファレンス画像を生成することを特徴とする超音波診断システム。An ultrasound probe, ultrasound image generating means for generating an ultrasound image based on a received signal received from the subject using the ultrasound probe, and the subject acquired by an image capturing device; Storage means for storing image data, reference image generation means for generating a reference image based on the image data stored in the storage means, and display means for displaying the same slice of the ultrasonic image and the reference image In the equipped ultrasound diagnostic system,
A first position sensor that detects a position and a direction of the ultrasonic probe; and a second position sensor that detects a position and a direction of the subject; and the reference image generation unit includes the first position sensor. An ultrasonic diagnostic system, wherein the reference image is generated based on position information of a position sensor and position information of the second position sensor. 前記リファレンス画像生成手段は、前記第1の位置センサに対する前記第2の位置センサの相対位置に基づいて前記リファレンス画像を生成することを特徴とする請求項1記載の超音波診断システム。   2. The ultrasonic diagnostic system according to claim 1, wherein the reference image generation unit generates the reference image based on a relative position of the second position sensor with respect to the first position sensor. 前記超音波画像及び前記リファレンス画像は、並列に或いは合成して前記表示手段に表示されることを特徴とする請求項1記載の超音波診断システム。   2. The ultrasonic diagnostic system according to claim 1, wherein the ultrasonic image and the reference image are displayed on the display unit in parallel or in combination. 前記超音波探触子は前記被検体を超音波治療する治療用振動子を備え、前記第1の位置センサの位置情報、或いは前記第2の位置センサの位置情報に基づいて治療超音波を制御することを特徴とする請求項1記載の超音波診断システム。   The ultrasonic probe includes a therapeutic transducer for ultrasonic treatment of the subject, and controls therapeutic ultrasonic waves based on position information of the first position sensor or position information of the second position sensor. 2. The ultrasonic diagnostic system according to claim 1, wherein: 前記第2の位置センサが移動した移動量と予め設定した移動量との比較を行い、前記第2の位置センサが移動した移動量が、前記設定した移動量を超えた場合、前記治療超音波を停止することを特徴とする請求項5記載の超音波診断システム。   The amount of movement of the second position sensor is compared with a preset amount of movement, and when the amount of movement of the second position sensor exceeds the set amount of movement, the treatment ultrasound 6. The ultrasonic diagnostic system according to claim 5, wherein the system is stopped. 前記第2の位置センサが移動した移動量と予め設定した移動量との比較を行い、前記第2の位置センサが移動した移動量が、前記設定した移動量を超えた場合、前記表示手段にアラーム信号を表示させることを特徴とする請求項5記載の超音波診断システム。   The amount of movement of the second position sensor is compared with a preset amount of movement, and when the amount of movement of the second position sensor exceeds the set amount of movement, the display means 6. The ultrasonic diagnostic system according to claim 5, wherein an alarm signal is displayed. 前記第2の位置センサが移動した移動量に応じて、治療用超音波の焦点位置を計算し、前記治療用振動子に供給する治療用パルスに対し、各治療用振動子に供給する治療用パルスの遅延時間を求め、前記治療用超音波を送信することを特徴とする請求項5記載の超音波診断システム。   According to the amount of movement of the second position sensor, the focal position of the therapeutic ultrasound is calculated, and the therapeutic pulse supplied to each therapeutic transducer is supplied to the therapeutic pulse supplied to the therapeutic transducer. 6. The ultrasonic diagnostic system according to claim 5, wherein a pulse delay time is obtained and the therapeutic ultrasonic wave is transmitted. 前記表示手段は、前記治療用超音波の超音波強度および照射位置に応じた治療ビームパターンを前記超音波画像及び前記リファレンス画像上に表示することを特徴とする請求項5記載の超音波診断システム。   6. The ultrasonic diagnostic system according to claim 5, wherein the display unit displays a treatment beam pattern corresponding to an ultrasonic intensity and an irradiation position of the therapeutic ultrasonic wave on the ultrasonic image and the reference image. . 前記治療ビームパターンの色は前記治療用超音波の強度に対応づけられていることを特徴とする請求項8記載の超音波診断システム。   9. The ultrasonic diagnostic system according to claim 8, wherein a color of the treatment beam pattern is associated with an intensity of the therapeutic ultrasonic wave. 前記第1の位置センサは、前記超音波探触子に取り付けられていることを特徴とする請求項1又は請求項4記載の超音波診断システム。   5. The ultrasonic diagnostic system according to claim 1, wherein the first position sensor is attached to the ultrasonic probe. 前記第2の位置センサは、前記被検体の動きを検出可能な位置に取り付けられていることを特徴とする請求項1又は請求項4記載の超音波診断システム。   5. The ultrasonic diagnostic system according to claim 1, wherein the second position sensor is attached to a position where the movement of the subject can be detected. 前記第2の位置センサは、前記被検体の呼吸による動きを伴わない部位に配置されることを特徴とする請求項11記載の超音波診断システム。   12. The ultrasonic diagnostic system according to claim 11, wherein the second position sensor is arranged at a site not accompanied by movement of the subject due to respiration. 前記第2の位置センサは、前記被検体に装着するヘッドバンド、或いは前記被検体を固定する枕型固定具に取り付けられていることを特徴とする請求項11記載の超音波診断システム。   12. The ultrasonic diagnostic system according to claim 11, wherein the second position sensor is attached to a headband attached to the subject or a pillow-type fixture that fixes the subject. 超音波探触子を用いて受信した受信信号に基づいて超音波画像を生成する超音波画像生成する第1のステップと、
前記超音波探触子の位置及び方向に基づいて、画像撮像装置により取得される被検体の画像データから前記リファレンス画像を生成する第2のステップと、
前記超音波画像及び前記リファレンス画像の同一断面を表示する表示する第3のステップとを含む超音波診断方法において、
前記第2のステップは、前記被検体の位置及び方向を加味してリファレンス画像を生成することを特徴とする超音波診断方法。A first step of generating an ultrasound image that generates an ultrasound image based on a received signal received using an ultrasound probe;
A second step of generating the reference image from the image data of the subject acquired by the image capturing device based on the position and direction of the ultrasonic probe;
In the ultrasonic diagnostic method, including a third step of displaying the same cross section of the ultrasonic image and the reference image,
In the ultrasonic diagnostic method, the second step generates a reference image in consideration of the position and direction of the subject. 前記超音波探触子の位置及び方向、或いは前記被検体の位置及び方向に基づいて前記超音波探触子の治療超音波を制御する第4のステップを含むことを特徴とする請求項14記載の超音波診断方法。   15. The fourth step of controlling therapeutic ultrasound of the ultrasound probe based on the position and direction of the ultrasound probe or the position and orientation of the subject. Ultrasound diagnostic method. 前記超音波探触子或いは前記被検体の移動が大きい場合、前記治療超音波を停止させたり、アラームを表示させたりする第5のステップを含むことを特徴とする請求項15記載の超音波診断方法。   16. The ultrasonic diagnosis according to claim 15, further comprising a fifth step of stopping the therapeutic ultrasonic wave or displaying an alarm when the movement of the ultrasonic probe or the subject is large. Method.
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