WO2004028373A1 - 超音波診断装置 - Google Patents

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WO2004028373A1
WO2004028373A1 PCT/JP2003/011692 JP0311692W WO2004028373A1 WO 2004028373 A1 WO2004028373 A1 WO 2004028373A1 JP 0311692 W JP0311692 W JP 0311692W WO 2004028373 A1 WO2004028373 A1 WO 2004028373A1
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radial
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tomographic image
ultrasonic
ultrasonic diagnostic
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PCT/JP2003/011692
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Tomonao Kawashima
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Olympus Corporation
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    • G01S7/52065—Compound scan display, e.g. panoramic imaging

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that advances and retreats a radial scanning ultrasonic transducer in a body cavity of a subject, and generates a plurality of time-series radial tomographic images with the advance and retreat.
  • a position detector is provided at the tip, and a general-purpose radial scanning ultrasonic probe (an optical observation window is provided along a curved or bent lumen).
  • An ultrasonic diagnostic apparatus has been disclosed that moves forward and backward, and acquires multiple ultrasonic tomographic images to easily acquire an ultrasonic image of a space along a path. .
  • Various methods of expressing ultrasonic image data of a space have been studied, and the apparatus disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 11-11313 discloses ultrasonic three-dimensional images and planes with different directions. It is represented by multiple cross-sectional images cut by.
  • viewpoint setting means for setting a plurality of viewpoints is provided inside an observation target included in an original image, and a tomographic image vertically cut by a curved surface passing through the plurality of viewpoints is displayed.
  • the ultrasonic image data of a space is represented by a cross-sectional image cut on a certain plane as in the apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H1-11-113913
  • the lumen becomes It is often expressed as a fragmented image such as 14 and the entire lumen image is not displayed on the screen in many cases. This is because the lumen of the living body does not necessarily travel in a specific plane.
  • FIG. 14 shows a state where the lumen is partially running on the back side of the cross section.
  • this device has the following problems.
  • the devices disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. Hei 1-13-18884 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-2443766 show a viewpoint for drawing a curved surface.
  • the above first problem can be fulfilled after the examination.
  • the first task could not be achieved in a real evening.
  • this device has a drawback that it is not possible to fulfill the above-mentioned second problem that it is difficult to know which part of the lumen is being scanned during the examination (especially during scanning).
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and how a radial scanning ultrasonic probe advances and retreats in a body cavity, how the lesion spreads along the lumen even during the examination. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic diagnostic apparatus that is easy to understand and that can easily recognize which part of a lumen is being scanned during an examination. Disclosure of the invention
  • the ultrasonic diagnostic apparatus is an ultrasonic diagnostic apparatus that moves a radial scanning ultrasonic transducer in and out of a body cavity of a subject and generates a plurality of time-series radial tomographic images as the ultrasonic scan moves.
  • Position information detecting means for detecting position information of the radial scanning ultrasonic transducer at the time of acquiring an image; and the position information and time series obtained by the position information detecting means.
  • Path tomographic image generation means for generating a path tomographic image along a path of advance and retreat of the radial scanning ultrasonic transducer based on the plurality of radial tomographic images.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus
  • FIG. 2 shows a configuration of a distal end of the ultrasonic endoscope of FIG. Fig. 3
  • Fig. 3 is a flowchart illustrating the flow of processing of the ultrasonic diagnostic apparatus of Fig. 1
  • Fig. 4 is a first diagram illustrating the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus of Fig. 1
  • Fig. 5 is an ultrasonic diagnostic of Fig. 1.
  • FIG. 6 is a third diagram illustrating the operation of the ultrasonic diagnostic device of FIG. 1
  • FIG. 7 is a fourth diagram illustrating the operation of the ultrasonic diagnostic device of FIG. 1.
  • FIG. 8 is a fifth diagram illustrating the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus of FIG. 1
  • FIG. 9 is a sixth diagram illustrating the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus of FIG. 1
  • FIG. 10 is the ultrasonic wave of FIG.
  • FIG. 14 is a seventh diagram illustrating the operation of the diagnostic device.
  • FIGS. 11 and 12 relate to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a configuration diagram showing a configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus.
  • FIG. 12 is a tip of the ultrasonic endoscope of FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing the configuration of FIG.
  • FIG. 13 is a configuration diagram showing a configuration of the force capsule ultrasonic endoscope according to the third embodiment of the present invention.
  • an ultrasonic diagnostic apparatus 1 includes an ultrasonic endoscope 2, an ultrasonic observation unit 3, a position detection unit 4, a monitor 5, a keyboard 6, and a mouse 7. Are provided.
  • the ultrasonic endoscope 2 includes an insertion portion 11 made of a flexible material into the body cavity of a subject, and a motor 13 for driving an ultrasonic transducer (described later) at the tip of the insertion portion.
  • Drive unit 14 ing.
  • an acoustically translucent distal end cap 15 made of a material that transmits ultrasonic waves is provided at the distal end of the insertion portion 11.
  • An ultrasonic transducer 12 is provided inside the tip cap 15, and a so-called acoustic medium (not shown) is filled in the tip cap 15.
  • the ultrasonic vibrator 12 is connected to a flexible shaft 16 also made of a flexible material.
  • the flexible shaft 16 is connected to the motor 13 in the drive unit 14.
  • the ultrasonic transducer 12 is connected to an image construction circuit (described later) in the ultrasonic observation unit 3 via a driving unit 14 via a signal line (not shown) in the flexible shaft 16.
  • a transmission coil 17 for applying a magnetic field to the space is provided at the tip of the input unit 11 and is connected to a coil drive circuit (described later) in the position detection unit 4 via a signal line.
  • the transmitting coil 17 is wound around two orthogonal directions (y and z in FIG. 2) .
  • the z axis is the insertion direction of the ultrasonic endoscope 2
  • the y axis is perpendicular to the z axis. This is a direction parallel to the radial scanning plane (described later).
  • the ultrasonic observation unit 3 outputs an excitation signal in the form of a pulse voltage to the ultrasonic vibrator 12 and performs various kinds of reception signal processing on the echo signal from the ultrasonic vibrator 12 to obtain an ultrasonic signal.
  • a display circuit 24 that performs D / A conversion processing and converts it to an analog video signal overnight, a three-dimensional data recording unit 25 composed of a hard disk or a large-capacity memory, and a position detection unit 4
  • a communication circuit 27 that communicates the position and direction data to the bus 26 and an external input control circuit 29 that transmits the input from the keyboard 6 and the mouse ⁇ to the controller 28 are provided.
  • the control command is sent and received to each circuit and each part of Controller 2 8 is summer to issue a control command to each circuit out through the bus 2 6.
  • the position detection unit 4 includes a coil driving circuit 31 that outputs a coil excitation signal to the transmission coil 17, and a fixed position in a predetermined arrangement method, and sequentially detects a magnetic field generated by the transmission coil 17 to electrically control the transmission coil 17.
  • Fig. 1 The bold broken lines in Fig. 1 indicate signals / images related to radial tomographic images (described later) and path tomographic images (described later).
  • the flow of image data and the thin dashed line are the flow of position direction data.
  • the ultrasonic transducer 12 receives the excitation signal in the form of a pulse voltage from the image construction circuit 21 in the ultrasonic observation unit 3 and converts it into an ultrasonic beam which is a compression wave of the medium.
  • the ultrasonic beam travels through the acoustic medium and the tip cap 15 and is irradiated to the outside of the ultrasonic endoscope 2, and the reflected echo from the inside of the subject passes through the reverse path of the ultrasonic beam and passes through the ultrasonic transducer.
  • the ultrasonic transducer 12 converts the reflected echo into an electric echo signal and transmits it to the image construction circuit 21 through a path opposite to that of the excitation signal.
  • the flexible shaft 16 and the ultrasonic vibrator 12 are rotated by the motor 13 in the drive unit 14 to rotate the block 13 in FIG. Rotate in the direction.
  • the ultrasonic beam is radiated sequentially in the plane of FIG. 2 (hereinafter referred to as a radial scanning plane) 19 perpendicular to the entrance 11 of the ultrasonic endoscope 2, thereby realizing a so-called mechanical radial scanning ( Hereinafter, it is simply referred to as radial scanning).
  • the image construction circuit 21 converts the echo signal from the ultrasonic vibration 12 into envelope detection, logarithmic amplification, A / D conversion, and scan conversion (converts polar coordinate system data generated by radial scan into rectangular coordinate system image data).
  • a known process such as a conversion process is performed to construct ultrasonic image data (hereinafter, radial tomographic image). This radial tomographic image is output to the image memory 22 via the bus 26 and stored.
  • the coil drive circuit 31 sequentially outputs a coil excitation signal to the transmission coil 17.
  • the transmission coil 17 applies a magnetic field to the space.
  • the receiving coil group 32 sequentially detects the magnetic field and outputs an electric reception signal to the position calculation circuit 33.
  • the position calculation circuit 33 calculates position and direction data based on the received signal, and outputs the data to the communication circuit 27 in the ultrasonic observation unit 3.
  • the position / direction information includes the position and direction of the transmitting coil 17 with respect to the receiving coil group 32.
  • the position and direction data includes not only the position of the transmitting coil but also the direction of insertion of the ultrasonic endoscope (z axis in Fig. 2) and a specific direction parallel to the radial tomogram (y axis in Fig. 2).
  • the y-axis in Fig. 2 is the 12:00 o'clock direction of the radial tomographic image (monitor (this table When the transmitting coil 17 is attached so that it is in the upward direction when indicated, the position and orientation data will be the normal direction of the radial tomogram (z axis in Fig. 2) and the 12 o'clock direction (y axis in Fig. 2) By including '.
  • the communication circuit 27 outputs the position / direction data to the bus 26.
  • the position / direction data is output to the image memory 22 via the bus 26 and stored.
  • the controller 28 stores the radial tomographic image and the position / direction data in synchronization and association.
  • This cutting plane means that the operator usually obtains a plurality of radial tomographic images sequentially by moving the (radial scanning type) ultrasonic endoscope 2 in and out of the body cavity, and then as an image of the space. It is cut at a specific plane and observed as a cross-sectional image, which means the specific plane at that time.
  • the feature of the present embodiment is that, for each of the radial tomographic images, an individual cutting plane parallel to each other is set, and an intersection line between each radial tomographic image and each cutting plane is obtained. To generate a cross-sectional image (hereinafter, a path tomographic image).
  • step S1 the operator sets the direction of the cutting plane.
  • Various setting methods are conceivable, but an arrow-like index representing the normal direction of the cutting plane, a plate-like index schematically representing the cutting plane, and the like are displayed on the monitor 5 in three dimensions. If the directions of these indices can be changed with the keyboard 6 and the mouse 7, it is desirable that the direction of the cutting plane be intuitively understood.
  • the coordinate system based on the position and direction of the ultrasonic endoscope 2 at the moment of setting and the coordinate system based on the position and direction of the fixed receiving coil group 32 are It is preferable to display the indices three-dimensionally because the operator can more easily understand the positional relationship between the ultrasonic endoscope 2 and the receiving coil group 32 and can easily set them.
  • the specific actions are as follows.
  • the surgeon inputs the direction of the cutting plane from the keyboard 6 and the mouse 7.
  • Information related to this direction is transmitted to the controller 28 via the external input control circuit 29, and is input to the image processing circuit 23 as a command from the controller 28.
  • the image processing circuit 23 performs image processing using position and orientation data so that the indices can be displayed three-dimensionally, and displays them on the monitor 5 via the display circuit 24, thereby setting the direction of these cutting planes. make it happen.
  • step S2 the operator instructs the start of radial scanning.
  • the image construction circuit 21 outputs an excitation signal based on a command from the controller 28, Radial scanning starts when the motor 13 rotates.
  • step S3 the operator starts insertion / extraction (hereinafter referred to as a guide) along the lumen while radially scanning the ultrasonic endoscope 2 inserted into the body cavity of the subject.
  • a guide insertion / extraction
  • step S4 the image processing circuit 21 substitutes 1 for a variable n prepared as a counter.
  • step S5 the image construction circuit 21 constructs the n-th radial tomographic image, and the controller 28 stores the radial tomographic image and the position / direction data in the image memory 22 in synchronization with each other.
  • step S6 the image processing circuit 23 obtains the n-th cutting plane. Specifically, the image processing circuit 23 reads the n-th radial tomographic image from the image memory 22 and the position direction data associated with the n-th radial tomographic image, and the transmitting coil 17 is in the vicinity of the ultrasonic transducer 12 Therefore, the position of the transmission coil 17 is regarded as the position of the rotation center of the ultrasonic transducer 12 in the n-th radial tomographic image, and the n-th cutting plane is obtained therefrom.
  • Figure 5 shows the n-th cutting plane.
  • the n-th cutting plane faces the direction set in step S1 and passes through the rotation center of the n-th radial tomographic image.
  • This plane is defined as one plane for the n-th radial tomographic image. Therefore, if this step is repeated while changing n, one cutting plane is obtained for each of the first, second,-, ⁇ , ⁇ radial tomographic images.
  • step S7 the image processing circuit 23 obtains a line segment (the nth line segment) between the nth radial tomographic image and the nth cutting plane.
  • Figure 5 shows the nth intersection line segment.
  • step S9 the image processing circuit 23 interpolates between the image information on the (n ⁇ 1) th intersecting line segment and the image information on the nth intersecting line segment to generate the nth fragment. Create Figure 6 shows the n-th fragment.
  • interpolation methods such as a linear interpolation method between the intersections and a non-linear interpolation method along the guide route.
  • step S10 the image processing circuit 23 updates the n-th fragment by overwriting the previous path tomographic image. That is, a new path tomographic image is created.
  • Figure 6 shows the updated route tomogram.
  • step S11 the display circuit 24 generates an image signal in which the n-th radial tomographic image and the path tomographic image are arranged.
  • This image is shown in FIG.
  • the left of Fig. 8 is the n-th radial section image, and the right is the path tomographic image.
  • the bold lines on the nth radial tomographic image and the path tomographic image are markers (hereinafter referred to as “intersection merging force”) that represent the line segments obtained to create the path tomographic image. That is, the intersection line in FIG. 8 represents the nth intersection line segment, and when the background image is a monochrome image, it is displayed in a color different from the background such as green.
  • step S12 the monitor 5 displays the n-th radial tomographic image and the path tomographic image in parallel.
  • the monitor 5 displays the n-1st radial tomographic image and the path tomographic image superimposed on the n-1st fragment by this step, the screen will be updated. Become.
  • step S13 when the operator instructs the end of the manual scanning via the keyboard 6 or the mouse 7, the radial scanning ends. In that case, the processing jumps to step S14.
  • the operator uses a button (not shown) on the keyboard 6 or a mouse 7 to perform various menu operations.
  • the image construction circuit 21 stops the output of the excitation signal based on the command from the controller 28, and the motor 13 stops the rotation to stop the radial scan. I do.
  • step S14 the image processing circuit 23 adds 1 to the variable n prepared as the count. Thereafter, the image processing circuit 23 jumps the processing to step S5.
  • step S5 Unless the operator instructs the end of the manual scanning in this way, the processing from step S5 to step S14 is repeated.
  • step S5 By repeating the processing from step S5 to step S14, the path tomographic image sequentially extends as shown in FIG. 8 along with the manual scanning.
  • a plurality of radial tomographic images are not cut out on a specific plane to generate a plane tomographic image, but a plurality of radial tomographic images are cut.
  • the feature is that the tomographic image was generated.
  • step S1 When the operator sets the direction of the cutting plane in step S1, the controller 28 writes the direction vector in the normal direction of the cutting plane to the three-dimensional data recording unit 25.
  • step S6 when the image processing circuit 23 reads out the n-th radial tomographic image and the position / direction data associated therewith from the image memory 22, the controller 28 receives the n-th radial tomographic image.
  • the radial tomographic image is associated with the position / direction data and written into the three-dimensional data recording unit 25.
  • the controller 28 records three-dimensional data of the radial tomographic image and the position / direction data. From the part 25, the data is sequentially read out from the first memory to the image memory.
  • the surgeon sets the cutting plane in the same manner as in step S1, and the elements perform the operations from step S4 to step S14, thereby obtaining the position direction data as shown in FIG.
  • a tomographic image of the path can be obtained along the path of the guide for obtaining the path.
  • the controller 28 is operated based on an arrow key (not shown) on the keyboard 6 or an operator's instruction obtained through the mouse 7 to identify the intersection line on the path tomogram.
  • the position and direction of the force and the intersection marker on the radial tomogram can be changed.
  • intersection marker on the path tomographic image can be selectively moved to the position of each intersection line segment. For example, it is the direction of the arrow in FIG.
  • the radial tomographic images of ' ⁇ ' n-th, n-th, and eleventh + 1 '-' are sequentially updated and displayed on the left side of the monitor 5. Is done.
  • the intersection marker on the n-th radial tomographic image can rotate around the rotation center of the ultrasonic transducer 12 on the radial tomographic image. For example, it is the direction of the arrow in FIG.
  • the first method is to make the new cutting plane a plane perpendicular to the n-th radial tomographic image and passing through the intersection marker on the n-th radial tomographic image.
  • the original cutting plane is not necessarily perpendicular to the n-th radial tomographic image, but here the intersection line marker on the radial tomographic image is rotated by operating the keyboard 6 or the mouse 7.
  • the cutting plane is set perpendicular to the radial tomographic image at the moment when it is started.
  • the angle between the new cutting plane and the n-th radial tomogram and the original cutting plane that is, the normal to the n-th radial tomogram and the normal to the original cutting plane
  • the plane passing through the intersection line on the ⁇ -th radial tomographic image that is, the normal to the n-th radial tomogram and the normal to the original cutting plane
  • the operator constructs a path tomographic image, temporarily stops the radial scan, and then performs a new radial scan without removing the ultrasonic endoscope 2 from the subject.
  • the path tomographic image is not updated by a new radial scan.
  • the image processing circuit 23 calculates an intersection line segment between the current radial scanning plane and the already obtained path tomographic image, generates an intersection marker based on the position of the intersection line segment, and generates the intersection marker already. It is superimposed and displayed on the obtained path tomographic image. This is shown in FIG. At this time, the currently scanned radial tomographic image is displayed on the left side of the monitor 5 screen.
  • the (radial scanning type) ultrasonic endoscope 2 is advanced and retracted in the body cavity by the action of the configuration of the present embodiment. (1) How the lesion spreads along the lumen even during the examination (2) It is easy to see which part of the lumen is being scanned during the examination.
  • intersection marker is provided to express the intersection between the radial tomographic image and the path tomographic image, the positional relationship between the radial tomographic image and the path tomographic image can be easily understood regardless of the Z inspection during the inspection.
  • intersection marker is moved on the path tomographic image by input means such as a keyboard or a mouse, and the radial tomographic image is updated in conjunction with the marker, the path tomographic image is updated.
  • input means such as a keyboard or a mouse
  • the radial tomographic image is updated in conjunction with the marker
  • the path tomographic image is updated.
  • Can be used to search for radial tomograms i.e., and it is easy to see which part of a curved or bent lumen is scanned by a radial tomogram. Therefore, it is easy to obtain a desired radial tomographic image, and it is easy to draw and discover regions of interest such as lesions.
  • the image processing circuit 23 obtains an intersection line between the current radial scan plane and the path tomographic image that has already been obtained, generates an intersection marker based on the position of the intersection, and generates an intersection marker. Since the marker is superimposed and displayed on the already obtained path tomogram, the surgeon can use the path tomogram and the intersection line marker as a guide for the current radial scan plane, and easily draw the lesion can do.
  • intersection marker on the path tomogram moves in FIG. 8 to update the radial tomogram.
  • the intersection marker may be fixed and the path tomogram may be scrolled.
  • the path tomogram may be scrolled so that the latest intersection line segment is always displayed on the screen.
  • intersection line marker of the radial tomographic image ⁇ is rotated to update the path tomographic image.
  • the intersection line marker may be fixed and the radial tomographic image may be rotated.
  • the manual scanning is performed by manually guiding the ultrasonic endoscope.
  • the manual scanning may be performed in a direction in which the ultrasonic endoscope is inserted into a deep part of the body cavity.
  • the radial tomographic image and the path tomographic image are displayed side by side on the monitor at the same time. However, they may be displayed on a separate monitor, or they may be switched and displayed while maintaining the intersection line force. Is also good.
  • the transmission coil 17 is provided at the tip of the insertion section 11 of the ultrasonic endoscope 2, and the reception coil group 32 is fixed in the space.
  • the transmission and reception may be reversed.
  • the position and direction of the radial tomographic image are detected using a magnetic field, but this may be achieved by using acceleration or other means.
  • the driving section 14 of the present embodiment does not have a module.
  • an ultrasonic transducer is cut into a strip at the distal end of the insertion portion of the ultrasonic endoscope 2a according to the present embodiment, and an annular array (hereinafter referred to as an ultra (Sonic wave transducer array) 51
  • Each ultrasonic transducer constituting the ultrasonic transducer array 51 is connected to an image construction circuit 21 in the ultrasonic observation unit 3 via a drive unit 14 via a signal line.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • some and a plurality of ultrasonic transducers generate a pulse voltage excitation signal from the image construction circuit 21 in the ultrasonic observation unit 3. It receives and converts it into ultrasonic waves, which are compression waves of the medium.
  • the image construction circuit 21 delays each excitation signal so that each excitation signal arrives at each ultrasonic transducer at a different time. This delay is applied so that an ultrasonic wave excited by each ultrasonic transducer forms a single ultrasonic beam when superposed in the subject.
  • the ultrasonic beam is irradiated to the outside of the ultrasonic endoscope 2a, and the reflected echo from the inside of the multiple specimen returns to each ultrasonic transducer via a path opposite to that of the ultrasonic beam.
  • Each of the supersonic dragons converts the reflection echo into an electrical echo signal and transmits the signal to the image construction circuit 21 through a path opposite to the excitation signal.
  • the image construction circuit 21 reselects a plurality of ultrasonic transducers involved in the formation of the ultrasonic beam so that the ultrasonic beam performs the radial scanning indicated by the arrow in FIG. 12, and transmits the excitation signal again. I do. In this way, the angle of the ultrasonic beam changes. By repeating this repeatedly, so-called electronic radial scanning is realized.
  • the flexible shaft 16 is twisted, and the twist is not uniform among a plurality of radial tomographic images. This may cause distortion on the path tomographic image. This is because in normal mechanical radial scanning, the rotation angle position of the motor 13 is adjacent to the motor 13 and is detected by a low-speed encoder.
  • the radial scanning in the present embodiment may be a radial scanning of 360 ° all around or a radial scanning of less than that, for example, 270 °.
  • a capsule-type ultrasonic endoscope (hereinafter, referred to as a capsule ultrasonic endoscope) 101 is employed as a radial scanning ultrasonic probe.
  • the capsule ultrasonic endoscope 101 is equipped with a transmission coil 17, an ultrasonic transducer 12, a rigid shaft 104, an ultra-compact module 102, and a signal cable 103. ing. Note that, unlike the first embodiment, the drive unit 14 does not include the module 13. Instead, a micro motor 102 is provided in the capsule ultrasonic endoscope 101.
  • the ultrasonic vibrator 12 is connected to a rigid rod-shaped rigid shaft 104.
  • the rigid shaft 104 is connected to the micromotor 102.
  • the ultrasonic vibrator 12 is a rigid shaft 104, an ultra-compact module 102, a signal line 105 passing through a signal cable 103, a driving unit 13 through an ultrasonic observation unit 3 through a driving unit 13. It is connected to the image construction circuit 21 inside.
  • the transmission coil 17 applies a magnetic field to the space and is connected to the coil drive circuit 31 in the position detection unit 4 via the signal line 105.
  • the flexible shaft 16 is twisted, and this twist is There is a concern that the unevenness between multiple radial tomograms may cause distortion on the path tomogram. This is because in normal mechanical radial scanning, the rotational angle position of the motor is detected by a rotary encoder adjacent to the motor. However, in this embodiment, this concern was solved by providing the ultra-compact motor 102 and the rigid shaft 104 in the vicinity of the ultrasonic transducer 12 instead of the flexible shaft 16.
  • the capsule ultrasonic endoscope 101 since the capsule ultrasonic endoscope 101 is used, the subject can easily drink this capsule and the burden is small.
  • the capsule ultrasound endoscope 101 is usually difficult for the operator to operate the radial scanning plane, so it is very difficult to know where the subject is being observed. By observing the path tomographic image using, the operator can make an easy-to-understand diagnosis.
  • the endoscope 101 can be reduced in size.
  • the capsule ultrasonic endoscope 101 it is very difficult for the capsule ultrasonic endoscope 101 to be artificially advanced and retracted. However, a path tomographic image is created in the course of the swallowing, falling, and peristaltic movement of the capsule ultrasound endoscope 101, and the operator can observe it. Other effects are the same as those of the first embodiment.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus is useful as an apparatus for detecting the spread of an observation site in a tube.

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Abstract

超音波診断装置は、超音波内視鏡と、超音波観測部と、位置検出部と、モニタと、キーボードと、マウスとを設けて構成され、各ラジアル断層像の各々に対し、互いに平行な個々の切断平面を設定し、各ラジアル断層像と各切断平面との交線線分を求め、各交線線分を合成して経路断層像を生成する。そして、ラジアル走査型超音波プローブを体腔内で進退させることで、検査中にも管腔に沿って病変がどのように広がっているかわかりやすく、また検査中において管腔のどの部分を走査しているかを容易に認識することを可能とする。

Description

明細書
技術分野
本発明は、 ラジアル走査型超音波振動子を被検体の体腔内を進退させ、 進退に伴つ て時系列の複数のラジアル断層像を生成する超音波診断装置に関する。 背
日本国特開平 1 1— 1 1 3 9 1 3号公報では先端に位置検出器等を設け、 湾曲もし くは屈曲した管腔に沿って汎用のラジアル走査型超音波プローブ （光学観察窓を設けた 超音波内視鏡を含む） を進退させ、 複数の超音波断層像を取得することで経路に沿った 空間の超音波画像デ一夕を簡単に取得する超音波診断装置が開示されている。 空間の超 音波画像データの表現方法は種々検討されており、 日本国特閧平 1 1一 1 1 3 9 1 3号 公報で開示されている装置では超音波 3次元画像や、 向きの異なる平面で切断した複数 の断面像で表現をしている。
一方、 曰本国特閧平 1 1— 3 1 8 8 8 4号公報、 日本国特開 2 0 0 0 - 2 4 3 7 6 6号公報では空間の画像データから血管、 腸などの観察対象に沿った曲面で縦切りにし た断面像を簡単に作成したり、 どの曲面で縦切りしたかを示すガイド像を表示する装置 が開示されている。
この装置では原画像に含まれる観察対象の内部に、 複数の視点を設定する視点設定 手段を設け、 この複数の視点を通る曲面で縦切りをした断層像を表示している。
しかしながら、 日本国特開平 1 1—1 1 3 9 1 3号公報で開示されている装置のよ うに空間の超音波画像データを或る平面で切断した断面像で表現をすると、 管腔が図 1 4のような切れ切れの画像として表現されてしまい、 管腔の全体像が画面に表示されな いことが多い。 これは、 必ずしも生体の管腔が特定の平面内を走行していないことが原 因である。 図 1 4は管腔が一部で断面より奥側を走行している状態を示している。
そのため、 この装置には以下の課題がある。
•第 1の課題：管腔に沿って病変がどのように広がっているかがわかりにくい。 •第 2の課題：検査中において管腔のどの部分を走査しているかわかりにくい。
一方、 日本国特開平 1 1— 3 1 8 8 8 4号公報、 日本国特開 2 0 0 0 - 2 4 3 7 6 6号公報で開示されている装置は、 曲面を描出する際の視点の設定を、 検査後、 すなわ ち管腔が管腔としてつながって見えるために必要な原画像を全て取得した後に行ってい したがって検査後には上記第 1の課題が果たすことができるが、 検査中にリアル夕 ィムに上記第 1の課題を果たすことができないという欠点があった。 また、 この装置で は、 検査中 （特に走査中） において管腔のどの部分を走査しているかわかりにくいとい う上記第 2の課題を果たすことができないという欠点があつた。
そもそも、 日本国特開平 1 1— 3 1 8 8 8 4号公報、 日本国特開 2 0 0 0— 2 4 3 7 6 6号公報で開示されている装置では、 体腔内管腔に挿入した超音波プローブを用い て検査を行うことを全く想定していない。
一般に体腔内でラジアル走査型超音波プローブを用いる際には、 被検体への侵襲と 検査効率の見地から、 検査中に病変部を発見、 画像を記録し、 だいたいの診断をつけて できるだけ早く超音波プロ一ブを抜去するという検査方法が通例である。
しかし、 日本国特開平 1 1— 3 1 8 8 8 4号公報、 日本国特閧 2 0 0 0 - 2 4 3 7 6 6号公報で開示されている装置では、 上述の第 1、 第 2の課題が検査中に解決されて いないため、 必要な画像を記録できたか否かがはっきりせず、 断面像をわかりやすく表 現するという効果を発揮できていなかった。
本発明は、 上記事情に鑑みてなされたものであり、 ラジアル走査型超音波プロ一プ を体腔内で進退させることで、 検査中にも管腔に沿って病変がどのように広がっている かわかりやすく、 また検査中において管腔のどの部分を走査しているかを容易に認識す ることのできる超音波診断装置を提供することを目的としている。 発明の開示
本発明の超音波診断装置は、 ラジアル走査型超音波振動子を被検体の体腔内を進退 させ、 進退に伴って時系列の複数のラジアル断層像を生成する超音波診断装置において、 前記ラジアル断層像を取得時の前記ラジアル走査型超音波振動子の位置情報を検出する 位置情報検出手段と、 前記位置情報検出手段により得られた前記位置情報と前記時系列 の複数のラジアル断層像とに基づき、 前記ラジアル走査型超音波振動子の進退の経路に 沿った経路断層像を生成する経路断層像生成手段とを備えて構成される。
本発明のその他の特徴及び利益は、 次の説明を以て十分明白になるであろう。 図面の簡単な説明
図 1ないし図 1 0は本発明の第 1の実施の形態に係わり、 図 1は超音波診断装置の 構成を示す構成図、 図 2は図 1の超音波内視鏡の先端の構成を示す図、 図 3は図 1の超 音波診断装置の処理の流れを説明するフローチャート、 図 4は図 1の超音波診断装置の 作用を説明する第 1の図、 図 5ほ図 1の超音波診断装置の作用を説明する第 2の図、 図 6は図 1の超音波診断装置の作用を説明する第 3の図、 図 7は図 1の超音波診断装置の 作用を説明する第 4の図、 図 8は図 1の超音波診断装置の作用を説明する第 5の図、 図 9は図 1の超音波診断装置の作用を説明する第 6の図、 図 1 0は図 1の超音波診断装置 の作用を説明する第 7の図である。
図 1 1及び図 1 2は本発明の第 2の実施の形態に係わり、 図 1 1は超音波診断装置 の構成を示す構成図、 図 1 2は図 1 1の超音波内視鏡の先端の構成を示す図である。
図 1 3は本発明の第 3の実施の形態に係る力プセル超音波内視鏡の構成を示す構成 図である。 発明を実施するための最良な形態
本発明をより詳細に説述するために、 添付の図面に従ってこれを説明する。
第 1の実施の形態：
以下、 図 1から図 1 0を用いて、 本実施の形態の超音波診断装置の構成と作用とを 説明する。
(構成）
図 1に示すとおり、 本実施の形態の超音波診断装置 1は、 超音波内視鏡 2と、 超音 波観測部 3と、 位置検出部 4と、 モニタ 5と、 キーボード 6と、 マウス 7とを設けて構 成されている。
超音波内視鏡 2は、 可撓性のある材質で構成された被検体体腔内への挿入部 1 1と、 挿入部先端の超音波振動子 （後述） を駆動するモー夕 1 3を備えた駆動部 1 4とを設け ている。
このうち、 揷入部 1 1先端の様子を図 2を用いて説明する。 図 2に示す通り、 挿入 部 1 1先端には超音波を透過する材質で生成された音響的に半透明な先端キャップ 1 5 が設けられている。 先端キャップ 1 5の内部には超音波振動子 1 2が設けられており、 先端キャップ 1 5内にはいわゆる音響媒体 （図示せず） が充填されている。 超音波振動 子 1 2はやはり可撓性のある材質で作られたフレキシブルシャフト 1 6に接続されてい る。 フレキシブルシャフト 1 6は駆動部 1 4内のモ一夕 1 3へ接続されている。
超音波振動子 1 2はフレキシブルシャフト 1 6内の信号線 （図示せず） を介して駆 動部 1 4経由で超音波観測部 3内の画像構築回路 （後述） と接続している。 揷入部 1 1 先端には空間に磁場を張る送信コイル 1 7が設けられており、 信号線を介して位置検出 部 4内のコイル駆動回路 （後述） と接続している。 この送信コイル 1 7は直交する 2方 向 (図 2の yと z ) を軸として巻かれており、 この z軸は超音波内視鏡 2の揷入方向、 y軸は z軸に垂直でラジアル走査平面 （後述） に平行な方向である。
図 1に戻り、 超音波観測部 3は、 超音波振動子 1 2にパルス電圧状の励起信号を出 力するとともに超音波振動子 1 2からのエコー信号に各種の受信信号処理を施して超音 波の画像データを構築する画像構築回路 2 1と、 複数枚の画像データを記憶する画像メ モリ 2 2と、 画像デ一夕に各種の画像処理を施す画像処理回路 2 3と、 画像デ一夕に D /A変換処理を施しアナログビデオ信号に変換する表示回路 2 4と、 ハードディスクあ るいは大容量のメモリで構成された 3次元デ一夕記録部 2 5と、 位置検出部 4との通信 を行い位置方向データをバス 2 6へ供給する通信回路 2 7と、 キーボード 6やマウス Ί からの入力をコントローラ 2 8に伝える外部入力制御回路 2 9とを設け、 バス 2 6は、 これらの各回路、 各部に制御命令ゃデ一夕の授受を行い、 またコントローラ 2 8はこの バス 2 6を経出して各回路に制御命令を出すようになつている。
位置検出部 4は、 送信コイル 1 7にコイル励振信号を出力するコイル駆動回路 3 1 と、 所定の配置方法で特定の位置に固定され、 送信コイル 1 7が張る磁場を逐次検知し て電気的な受信信号を出力する複数の受信コイル（以下、 受信コイル群と記す） 3 2と、 受信コイル群 3 2が出力する受信信号から位置方向データを出力する位置算出回路 3 3 とを設けている。
図 1の太破線はラジアル断層像 （後述） 、 経路断層像 （後述） に関連する信号/画 像データの流れ、 細破線は位置方向データの流れである。
(作用）
以下、 本実施の形態の作用を説明する。
ラジアル断層像を構築する作用について説明する。
超音波振動子 1 2は、 超音波観測部 3内の画像構築回路 2 1からのパルス電圧状の 励起信号を受け取って媒体の疎密波である超音波のビームに変換する。 超音波ビームは 音響媒体と先端キャップ 1 5とを伝わり超音波内視鏡 2外部へと照射され、 被検体内か らの反射エコーが超音波ビームとは逆の経路を迪つて超音波振動子 1 2へ戻る。 超音波 振動子 1 2は反射エコーを電気的なエコー信号に変換して励起信号とは逆の経路で画像 構築回路 2 1へ伝達する。
さらに、 この作用を反復的に繰り返す一方で、 駆動部 1 4内のモー夕 1 3が回転す ることによりフレキシブルシャフト 1 6と超音波振動子 1 2がそれそれ図 2のプロック 矢印 1 8の方向へ回転する。 このため超音波ビームが超音波内視鏡 2の揷入部 1 1に垂 直な図 2の平面 （以下、 ラジアル走査平面） 1 9内を順次放射状に照射され、 いわゆる メカニカルラジアル走査が実現する （以下、 単にラジアル走査とする） 。
画像構築回路 2 1は、 超音波振動 1 2からのエコー信号に包絡線検波 ·対数増幅 - A/D変換 ·スキャンコンバート （ラジアルスキャンで生成された極座標系のデータを 直交座標系の画像データに変換する処理） 等の公知の処理を施して超音波の画像データ (以下、 ラジアル断層像） を構築する。 このラジアル断層像はバス 2 6を介して画像メ モリ 2 2に出力され記憶される。
次に、 位置方向データに関わる作用について説明する。
コイル駆動回路 3 1は、 送信コイル 1 7にコイル励振信号を逐次出力する。 送信コ ィル 1 7は、 空間に磁場を張る。 受信コイル群 3 2は、 磁場を逐次検知して位置算出回 路 3 3に電気的な受信信号を出力する。 位置算出回路 3 3は、 受信信号を基に位置方向 データを算出し、 超音波観測部 3内の通信回路 2 7へ出力する。
この位置方向デ一夕は送信コイル 1 7の受信コイル群 3 2に対する位置と方向とを 含んだデ一夕である。 具体的には、 位置方向データは送信コイルの位置だけでなく、 超 音波内視鏡の挿入方向 （図 2の z軸） と、 ラジアル断層像に平行な特定の方向 （図 2の y軸） とを含んでいる。 ここで図 2の y軸がラジアル断層像の 1 2時方向 （モニタ (こ表 示されたときの上方向） になるよう送信コイル 1 7を取り付けると、 位置方向データは ラジアル断層像の法線方向 （図 2の z軸） と 1 2時方向 （図 2の y軸） とを含むことに 'よる。
通信回路 2 7は、 位置方向データをバス 2 6に出力する。 位置方向デ一夕はバス 2 6を介して画像メモリ 2 2に出力され記憶される。
なお、 コントローラ 2 8はラジアル断層像と位置方向デ一夕とを同期、 関連づけて 記憶させる。
次に、 主に経路断層像を生成する作用について説明する。
最初に切断平面の方向を設定する。 この切断平面とは、 術者は通常、 （ラジアル走 査型）超音波内視鏡 2を体腔内で進退させることで順次複数のラジアル断層像を取得し た後、 空間の画像デ一夕として特定の平面で切断し断面像として観察するが、 その際の 特定の平面のこと意味する。
本実施の形態の特徴は各ラジアル断層像の各々に対し、 互いに平行な個々の切断平 面を設定し、 各ラジアル断層像と各切断平面との交線線分を求め、 各交線線分を合成し て断面像 （以下、 経路断層像） を生成することにある。
以下、 図 3の本超音波診断装置の実際の使われ方のフローチャートに基づき詳細を 説明する。
図 3に示すように、 まずステップ S 1において、 術者が切断平面の方向を設定する。 設定方法は種々考えられるが、 切断平面の法線方向を表現する矢印状の指標や、 切断平 面を模式的に表現した板状の指標等を、 モニタ 5上に立体的に表示させて、 これらの指 標の方向をキーボード 6やマウス 7で変更できるようにすると、 切断平面の方向が感覚 的にわかりやすく望ましい。
この際、 設定する瞬間の超音波内視鏡 2の位置や方向を基にした座標系や、 固定さ れた受信コイル群 3 2の位置や方向を基にした座標系の上で、 これらの指標を立体的に 表示させると超音波内視鏡 2や受信コイル群 3 2との位置関係が術者には一層わかりや すく、 設定しやすいため好適である。
一方、 具体的な作用は次の通りである。術者がキーボード 6やマウス 7から切断平 面の方向を入力する。 この方向に関わる情報は外部入力制御回路 2 9を経由してコント ローラ 2 8に伝えられ、 コントロ一ラ 2 8からの命令として画像処理回路 2 3に入力す る。 画像処理回路 2 3は指標を立体的に表示できるよう位置方向デ一夕を用いて画像処 理を施し、 表示回路 2 4を経てモニタ 5に表示させることで、 これら切断平面の方向設 定を実現させる。
ステップ S 2において、 術者がラジアル走査開始を指示する。
具体的には、術者がキーボード 6上のボタン （図示せず）やマウス 7で各種のメニュー を選択すると、 コントローラ 2 8からの命令に基づき画像構築回路 2 1は励起信号を出 力し、 モー夕 1 3が回転することでラジアル走査を開始する。
ステップ S 3において、 術者が被検体の体腔内に挿入された超音波内視鏡 2をラジ アル走査させながら管腔に沿って挿抜 （以下、 手引き） を始める。
この後のステップで、 手引きをしながらラジアル走査を繰り返すことで、 順次ラジ アル断層像が構築されていく。 この走査方法を以下、 「手引き走査」とする。 この様子を 図 4に示す。 なお、 図 4では各ラジアル断層像に対し、 構築しはじめた順番に 1番から 番号がつけられている。
ステップ S 4において、 画像処理回路 2 1がカウン夕として用意された変数 nに 1 を代入する。
ステップ S 5において、 画像構築回路 2 1が第 n番のラジアル断層像を構築し、 コ ントローラ 2 8が画像メモリ 2 2にラジアル断層像と位置方向データとを同期、 関連づ けて記憶させる。
ステップ S 6において、 画像処理回路 2 3が第 n番の切断平面を求める。 具体的に は、 画像処理回路 2 3は画像メモリ 2 2から第 n番のラジアル断層像とそれに関連づけ された位置方向デ一夕とを読み出し、 送信コイル 1 7が超音波振動子 1 2の近傍に配さ れていることから、 送信コイル 1 7の位置を第 n番のラジアル断層像内の超音波振動子 1 2の回転中心の位置とみなし、 そこから第 n番の切断平面を求める。
以下に、 第 n番の切断平面の求め方を詳細に説明する。 第 n番の切断平面を図 5に 示す。 第 n番の切断平面はステップ S 1で設定された方向を向き、 かつ、 第 n番のラジ アル断層像の回転中心を通る平面とする。 この平面は第 n番のラジアル断層像に対し、 1枚の平面に定まる。従って nを変えてこのステップを繰り返すと、 第 1番、 第 2番、 -、 ·、 ·の各ラジアル断層像に対し、 各 1枚の切断平面が求められる。 このように求めら れた第 1番、 第 2番、 ·、 ·、 ·の切断平面は全てステップ S 1で設定された方向を向 いており、 図 4に示すように互いに平行である。
ステップ S 7において、 画像処理回路 2 3が第 n番のラジアル断層像と第 n番の切 断平面との交線線分 （第 n番の交線線分） を求める。 この第 n番の交線線分を図 5に示 す。
ステップ S 8において、 n = 1の場合には処理をステヅプ S 1 4にジャンプする。 ステヅプ S 9において、 画像処理回路 2 3が第 n— 1番の交線線分上の画像情報と 第 n番の交線線分上の画像情報との間を補間して第 n番の断片を作成する。 この第 n番 の断片を図 6に示す。 補間は交線間を線形に補間する方法や、 手引きする経路に沿って 非線形に補間する方法など種々考えられる。
なお、 図 6では説明の都合上、 交線線分が間引かれて描かれており、 本来は図 7の ように交線線分間は密になっている。
ステップ S 1 0において、 画像処理回路 2 3が第 n番の断片をそれまでの経路断層 像に上書きして更新する。 すなわち新たな経路断層像を作成する。 この更新された経路 断層像を図 6に示す。
ステップ S 1 1において、 表示回路 2 4が第 n番のラジアル断層像と経路断層像と を並べた画像信号を生成する。 この画像を図 8に示す。 図 8の左は第 n番のラジアル断 層像、 右は経路断層像である。 第 n番のラジアル断層像上と経路断層像上のそれそれの 太線は経路断層像を作成するために求めた交線線分をあらわすマーカ （以下、 交線マー 力） である。 つまり、 図 8の交線マ一力は第 n番の交線線分を表し、 背景の画像が白黒 の画像であるときには緑色など背景とは異なる色で表示される。
ステップ S 1 2において、 モニタ 5が第 n番のラジアル断層像と経路断層像とを並 ぺて表示する。
モニタ 5が、 このステップまでに第 n— 1番のラジアル断層像と第 n— 1番の断片 までを重畳してきた経路断層像とを表示していた場合には、 画面が更新されることにな る。
ステップ S 1 3において、 術者がキ一ボード 6やマウス 7を介して手引き走査の終 了を指示するとラジアル走査が終了する。 それ の場合は処理をステップ S 1 4にジャ ンプする。
具体的には、術者がキ一ボード 6上のボタン （図示せず）やマウス 7で各種のメニュー を選択して手引き走査の終了を指示すると、 コントローラ 2 8からの命令に基づき画像 構築回路 2 1は励起信号の出力を停止し、 モ一夕 1 3が回転を停止することでラジアル 走査を終了する。
ステップ S 1 4において、 画像処理回路 2 3がカウン夕として用意された変数 nに 1を加える。 その後、 画像処理回路 2 3は処理をステップ S 5へジャンプする。
このようにして術者が手引き走査の終了を指示しない限り、 ステップ S 5からステヅ プ S 1 4までの処理を繰り返すことになる。
ステップ S 5からステップ S 1 4までの処理を繰り返すことで、 経路断層像は手引 き走査に併せて図 8に示すように順次延びていくことになる。
なお、 本実施の形態は、 複数のラジアル断層像からなる画像デ一夕を特定の平面で 切断して平面の断層像を生成するのではなく、 複数のラジアル断層像に対し、 複数の切 断平面を求め、 各ラジアル断層像を各切断平面で切断することで複数の交線線分を求め、 その交線線分上の画像データを補間した上で、 2次元の画面上に表現した経路断層像を 生成したところに特徴がある。
以上は経路断層像を生成する作用を、 検査中、 特に手引き «中について説明した。 以下では手引き走査後の作用について説明する。
ただし、 その前準備として検査中に種々のデ一夕を 3次元デ一夕記録部 2 5へ書き 込んでおくことが必要である。 以下にその詳細を説明する。
ステップ S 1で術者が切断平面の方向を設定したときに、 コントローラ 2 8はこの 切断平面の法線方向の方向ぺクトルを 3次元データ記録部 2 5へ書き込むことにする。
ステップ S 6で画像処理回路 2 3が第 n番のラジアル断層像とそれに関連づけられ た位置方向デ一夕とを画像メモリ 2 2から読み出すときに、 コント口一ラ 2 8はこの第 n番のラジアル断層像と位置方向デ一夕とを関連づけて 3次元データ記録部 2 5へ書き 込む。
このように構成 ·作用することで、 手引き走査中には図 3のフローチャートで説明 する作用が得られるだけでなく、 手引き走査後にも切断平面や連続した複数のラジアル 断層像を利用することができる。
次に、 手引き走査後の作用について説明する。
まず、 コントローラ 2 8はラジアル断層像と位置方向デ一夕とを 3次元データ記録 部 2 5より第 1番から順次画像メモリに読み出していく。
その際、 術者がステップ S 1と同様に切断平面を設定し、 各要素がステップ S 4か らステップ S 1 4までの作用を行うことで、 図 8に示すように、 位置方向デ一夕を得る 際の手引きの経路に沿って経路断層像を得ることができる。
さらに、 図 9に示す通り、 コント口一ラ 2 8はキーボード 6上の矢印キー （図示せ ず） やマウス 7を介して得られる術者の指示に基づき、 経路断層像上の交線マ一力とラ ジアル断層像上の交線マーカの位置や方向を変更できる。
ここで経路断層像上の交線マーカは、 各交線線分の位置に選択的に移動させること ができる。 例えば図 9では矢印の方向である。
術者がこの交線マーカを移動させるとそれに応じて ' · '第 n— 1番、 第 n番、 第 11 + 1番' · 'のラジアル断層像が順次モニタ 5の左側に更新されつつ表示される。 一方、 第 n番のラジアル断層像上の交線マーカはラジアル断層像上の超音波振動子 1 2の回転中心を中心にして回転することができる。 例えば図 9では矢印の方向である。
術者がこの交線マーカを回転させるとそれに応じて切断平面が設定し直される。 新 しい切断平面の設定方法は種々考えられる。 以下に詳細を説明する。
例えば、 第 1の方法は、 新しい切断平面を第 n番のラジアル断層像に垂直でかつ、 第 n番のラジアル断層像上の交線マーカを通る平面とするものである。 この際、 もとも との切断平面が第 n番のラジアル断層像に垂直であったとは限らないが、 ここではキー ボ—ド 6やマウス 7の操作でラジアル断層像上の交線マーカが回転を始めた瞬間に切断 平面がラジアル断層像に垂直に設定し直される。
例えば、 第 2の方法は、 新しい切断平面を第 n番のラジアル断層像ともともとの切 断平面とのなす角 （すなわち第 n番のラジアル断層像の法線と、 もともとの切断平面の 法線とのなす角） を保ち、 第 η番のラジアル断層像上の交線マ一力を通る平面とするも のである。
第 1の方法では切断平面が瞬間に垂直に設定し直されることにより経路断層像に急 激な変化が生じることがあるが、 第 2の方法のように構成 '作用することにより、 この 急激な変化を回避することができる。
術者がこの交線マ一力を回転させるとそれに応じて新しい経路断層像が順次モニタ 5の右側に更新されつつ表示される。 これら手引き走査後の一連の作用は、 主にコントローラ 2 8の命令と画像処理回路 2 3の作用によって実現する。
以上は経路断層像を生成する作用を、 手引き走査後について説明した。 以下では手 引き走査後に、 新たにラジアル走査を行うときの作用について説明する。
まず、 術者は、 経路断層像を構築し、 一旦ラジアル走査を停止した後、 被検体から 超音波内視鏡 2を抜去せず新たなラジアル走査を行う。 ただし、 新たなラジアル走査で は経路断層像は更新されない。
画像処理回路 2 3は、 現在のラジアル走査平面と既に得られた経路断層像の交線線 分を求め、 この交線線分の位置を基に交線マーカを生成し、 交線マーカを既に得られた 経路断層像上に重畳して表示する。 この様子を図 1 0に示す。 なお、 この際、 モニタ 5 画面の左側には現在走査中のラジアル断層像を表示させる。
(効果）
本実施の形態の構成'作用により、 （ラジアル走査型） 超音波内視鏡 2を体腔内で 進退させることで、 （1 )検査中にも管腔に沿って病変がどのように広がっているかわ かりやすく、 （2 )検査中において管腔のどの部分を走査しているかわかりやすい。
また、 ラジアル断層像が構築される度に、 順次、 切断平面、 交線線分を求め、 経路 断層像を更新して表示させていったので、 2次元画像の座標変換等は不要で、 画像処理 の規模が小さくなり、 検査中、 検査後に関わらず経路断層像を高速に生成、 更新するこ とが可能である。
また、 交線マーカを設け、 ラジアル断層像と経路断層像との間の交線を表現させる よう構成したため、 検査中 Z検査後に関わらず互いの位置関係がわかりやすい。
また、 交線マ一カをキ一ボードやマウスのような入力手段により経路断層像上の交 線マーカを移動させ、 これに連動してラジアル断層像を更新するよう構成したため、 経 路断層像をラジアル断層像を探す際の力、、仆、、にすることができ、 湾曲もしくは屈曲した 管腔のどの部分を走査して得たラジアル断層像なのかわかりやすい。 従って、 所望のラ ジアル断層像を得やすく、 病変等関心領域の描出、 発見がしゃすい。
さらに、 交線マ一力を少しずつ移動させながらラジアル断層像を更新させていくこ とで臓器のつながりや脈管の走行がわかりやすく、 病変と周囲臓器との互いの空間的な 位置関係もわかりやすい。 また、 交線マ一力をキ一ボード 6やマウス 7のような入力手段によりラジアル断層 H±の交線マ一力を回転させ、 これに連動して 断層像を更新するよう構成したため、 所望の経路断層像を得やすく、 管腔に沿って病変がどのように広がっているかわかりや すく、 正確である。
また、 画像処理回路 2 3は、 既に得られた現在のラジアル走査平面と経路断層像と の交線線分を求め、 この交線線分の位置を基に交線マーカを生成し、 交線マーカを既に 得られた経路断層像上に重畳して表示するよう構成したため、 術者は経路断層像と交線 マーカとを現在のラジアル走査平面のガイドとして使うことができ、 病変を簡単に描出 することができる。
変形例）
本実施の形態では、 図 8で経路断層像上の交線マーカが移動し、 ラジアル断層像を 更新させたが、 交線マーカを固定し経路断層像をスクロールさせても良い。
手引き走査中に、 経路断層像がモニタ画面からはみだす場合には、 最新の交線線分 が常に画面に表示されるよう経路断層像をスクロールさせても良い。 このように構成 · 作用することで、 術者は画面を確認することで体腔内のどこを走査しているかわかりや すい。
本実施の形態では、 ラジアル断層像 ±の交線マーカが回転し、 経路断層像を更新さ せたが、 交線マーカを固定しラジアル断層像を回転させても良い。
本実施の形態では、 手引き走査を超音波内視鏡を手引きすることで行ったが、 逆に 体腔内深部に挿入する方向に移動させてもよく、 進退どちらでも差し支えない。
本実施の形態では、 ラジアル断層像と経路断層像とを並べて同時にモニタ上に表示 させたが、 別体のモニタに表示させても良く、 交線マ一力を付したまま切り替えて表示 させても良い。
本実施の形態では、 超音波内視鏡 2の揷入部 1 1の先端に送信コイル 1 7を設け、 受信コイル群 3 2は空間中に固定する構成としたが、 この送受は逆でも良い。
本実施の形態では、 磁場を用いてラジアル断層像の位置と方向とを検出したが、 こ れは加速度を用いてもよく、 他の手段でも良い。
第 2の実施の形態：
第 2の実施の形態は、 第 1の実施の形態とほとんど同じであるので、 異なる点のみ 説明し、 同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
以下、 図 1 1及び図 1 2を用いて、 本実施の形態の超音波診断装置の構成と作用と を説明する。
(構成）
図 1 1に示すとおり、 本実施の形態の駆動部 1 4にはモ一夕が存在しない。 しかし、 図 1 2に示すとおり、 本実施の形態の超音波内視鏡 2 aの揷入部先端には超音波振動子 を短冊状に切断し、 挿入軸の周囲に環状のアレイ （以下、 超音波振動子アレイ） 5 1と して配列させている。 超音波振動子アレイ 5 1を構成する各超音波振動子はそれそれ信 号線を介して駆動部 1 4経由で超音波観測部 3内の画像構築回路 2 1と接続している。 その他の構成は第 1の実施の形態と同じである。
(作用）
第 1の実施の形態とはラジアル断層像を構築する作用が異なる。
超音波振動子アレイ 5 1を構成する超音波振動子のうち、 一部かつ複数の超音波振 動子は、 超音波観測部 3内の画像構築回路 2 1からのパルス電圧状の励起信号を受け取つ て媒体の疎密波である超音波に変換する。 この際、 各励起信号が各超音波振動子に到着 する時刻が異なるよう、 画像構築回路 2 1が各励起信号に遅延をかけている。 この遅延 は、 各超音波振動子が励起する超音波が被検体内で重ね合わせられたときに一本の超音 波ビ一ムを形成するようにかけられる。
超音波ビームは超音波内視鏡 2 a外部へと照射され、 複検体内からの反射エコーが 超音波ビ一ムとは逆の経路を迪って各超音波振動子へ戻る。各超音 ¾ί辰動子は反射ェコ一 を電気的なェコ一信号に変換して励起信号とは逆の経路で画像構築回路 2 1へ伝達する。
次に超音波ビームが図 1 2の矢印で示すラジアル走査をするよう、 画像構築回路 2 1は、 超音波ビームの形成に関与する複数の超音波振動子を選択し直し、 再び励起信号 を送信する。 このようにして超音波ビームの角度が変わっていく。 これを反復的に繰り 返すことにより、 いわゆる電子ラジアル走査が実現する。
その他の作用は第 1の実施の形態と同じである。
(効果）
第 1の実施の形態では、 メカニカルラジアル走査を採用しているため、 フレキシブ ルシャフト 1 6のねじれが生じ、 このねじれが複数のラジアル断層像間で一様にならな いことが原因になって、 経路断層像上の歪みとなって現れる懸念がある。 これは通常の メカニカルラジアル走査では、 モ一夕 1 3の回転角度位置はモ一夕 1 3に隣接しロー夕 リエンコーダによって検出する構成であるためである。
しかし、 本実施の形態において、 電子ラジアル走査を採用したことで、 この懸念が 解決される。 その他の効果は第 1の実施の形態と同じである。
(変形例）
本実施の形態のラジアル走査は、 3 6 0 ° 全周のラジアル走査でも、 それより欠け る例えば 2 7 0 ° のラジアル走査でも良い。
第 3の実施の形態：
第 3の実施の形態は、 第 1の実施の形態とほとんど同じであるので、 異なる点のみ 説明し、 同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
(構成 ·作用）
以下、 図 1 3を用いて、 本実施の形態の超音 ¾ ^断装置の構成と作用とを説明する。 全体の構成図は図 1 1と同じである。
図 1 3に示すとおり、 本実施の形態ではラジアル走査型超音波プローブとしてカブ セル型をした超音波内視鏡 （以下、 カプセル超音波内視鏡） 1 0 1を採用している。
カプセル超音波内視鏡 1 0 1には、 送信コイル 1 7、 超音波振動子 1 2、 剛性シャ フト 1 0 4、 超小型モ一夕 1 0 2、 信号ケ一ブル 1 0 3が設けられている。 なお、 第 1 の実施の形態と異なり、 駆動部 1 4にはモ一夕 1 3が存在しない。 その代わり、 カプセ ル超音波内視鏡 1 0 1内には超小型モータ 1 0 2を設けている。
超音波振動子 1 2は剛性のある棒状の剛性シャフト 1 0 4に接続されている。 剛性 シャフト 1 0 4は超小型モ一夕 1 0 2へ接続されている。 超音波振動子 1 2は剛性シャ フト 1 0 4、 超小型モ一夕 1 0 2、 信号ケーブル 1 0 3を経由する信号線 1 0 5を介し て駆動部 1 3経由で超音波観測部 3内の画像構築回路 2 1と接続している。 送信コイル 1 7は空間に磁場を張り、 信号線 1 0 5を介して位置検出部 4内のコイル駆動回路 3 1 と接続している。
その他の構成 '作用は第 1の実施の形態と同じである。
(効果）
第 1の実施の形態では、 フレキシブルシャフト 1 6のねじれが生じ、 このねじれが 複数のラジアル断層像間で一様にならないことが原因になって、 経路断層像上の歪みと なって現れる懸念がある。 これは通常のメカニカルラジアル走査では、 モ一夕の回転角 度位置はモ一夕に隣接したロータリエンコーダによって検出する構成であるためである。 しかし、 本実施形態において、 フレキシブルシャフト 1 6ではなく超小型モ一夕 1 0 2 と剛性シャフト 1 0 4とを超音波振動子 1 2の近傍に設けたことで、 この懸念が解決さ れ
また、 本実施の形態ではカプセル超音波内視鏡 1 0 1をもちいることにより、 被験 者がこのカプセルを飲みやすく負担が小さい。 また、 カプセル超音波内視鏡 1 0 1は通 常、 術者がラジアル走査平面を操作しにくい分、 被検体のどこを観察しているか大変わ かりにくいが、 本実施の形態の構成 ·作用を用いて経路断層像を観察することにより、 術者はわかりやすく診断することができる。
さらに、 光学観察窓をつけなくとも被ネ矣体のどこを観察しているかわかりやすいた め、 光学観察窓、 C C Dカメラ、 グラスファイバ、 ビデオ信号ケ一ブル等の構成要素が 不要で、 カプセル超音波内視鏡 1 0 1を小型にすることができる。
さらに、 通常カプセル超音波内視鏡 1 0 1は人為的に進退させることが大変に難し い。 しかし、 カプセル超音波内視鏡 1 0 1が自然に嚥下、 落下、 蠕動による進退の過程 で経路断層像が作成され、 術者は観察することができる。 その他の効果は第 1の実施の 形態と同じである。
この発明においては、 広い範囲において異なる実施態様が、 発明の精神及び範囲か ら逸脱することなく、 この発明に基づいて構成できることは明白である。 この発明は、 添付のクレームによって限定される以外には、 それの特定実施態様によって制約されな い。 産業上の利用可能性
以上のように、 本発明に係る超音波診断装置は、 管内の観察部位の広がりを検出す る際の装置として有用である。

Claims

請求の範囲
1 . ラジアル走査型超音波振動子を被検体の体腔内を進退させ、 進退に伴って時系 列の複数のラジアル断層像を生成する超音波診断装置において、
前記ラジアル断層像を取得時の前記ラジアル走査型超音波振動子の位置情報を検出 する位置情報検出手段と、
前記位置情報検出手段により得られた前記位置倩報と前記時系列の複数のラジアル 断層像とに基づき、 前記ラジアル走査型超音波振動子の進退の経路に沿つた経路断層像 を生成する経路断層像生成手段と
を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
2 . 複数の前記ラジアル断層像の中心を通る平行な複数の平面の各々と、 前記ラジ アル断層像の各々との交線線分を求める交線線分抽出手段を設け、
前記経路断層像生成手段が前記交線線分抽出手段で求められた複数の前記交線線分 を基にして前記進退の経路に沿った経路断層像を生成した
ことを特徴とする請求項 1に記載の超音波診断装置。
3 . 前記交線線分抽出手段が、 新たな前記ラジアル断層像が得られる度に、 前記交 線線分を抽出し、
前記経路断層像生成手段が、 新たな交線線分が抽出される度に、 前記経路断層像を 生成する
ことを特徴とする請求項 2に記載の超音波診断装置。
4 . ラジアル走査型超音波プローブが被検体体腔内を進退する経路で得られる複数 のラジアル断層像を基に、 新たな断層像を生成する超音波診断装置において、
前記複数のラジアル断層像の位置と方向とを検出する位置方向検出手段と、 前記位置と前記方向を基に前記進退の経路に沿った経路断層像を生成する経路断層 像生成手段と
を設けたことを特徴とする超音波診断装置。
5 . 複数の前記ラジアル断層像の中心を通る平行な複数の平面の各々と、 前記ラジ アル断層像の各々との交線線分を求める交線線分抽出手段を設け、
前記経路断層像生成手段が前記交線線分抽出手段で求められた複数の前記交線線分 を基にして前記進退の経路に沿った経路断層像を生成した ことを特徴とする請求項 4に記載の超音波診断装置。
6 . 前記交線線分抽出手段が、 新たな前記ラジアル断層像が得られる度に、 前記交 線線分を抽出し、
前記経路断層像生成手段が、 新たな交緯線分か抽出される度に、 前記経路断層像を 生成する
ことを特徴とする請求項 5に記載の超音波診断装置。
7 . 前記ラジアル断層像と前記経路断層像とを対比可能に表示する表示手段を設け、 前記表示手段が、 前記交線線分を示す交線マーカを前記ラジアル断層像と前記経路断層 像のうち少なくとも一方の上に重畳して表示する
ことを特徴とする請求項 5に記載の超音波診断装置。
8 . 前記ラジアル断層像と前記経路断層像とを対比可能に表示する表示手段を設け、 前記表示手段が、 前記交線線分を示す交線マ一力を前記ラジアル断層像と前記経路断層 像のうち少なくとも一方の上に重畳して表示する
ことを特徴とする請求項 6に記載の超音波診断装置。
9 . 前記交線マーカの位置を設定する設定手段を設け、
前記表示手段が、 前記交線マ一力の位置の設定に連動して前記ラジアル断層像もし くは前記経路断層像を更新して表示する
ことを特徴とする請求項 7に記載の超音波診断装置。
1 0 . 前記交線マ一力の位置を設定する設定手段を設け、
前記表示手段が、 前記交線マーカの位置の設定に連動して前記ラジアル断層像もし くは前記経路断層像を更新して表示する
ことを特徴とする請求項 8に記載の超音波診断装置。
1 1 . 前記交線抽出手段が既成の経路断層像と走査中のラジアル走査平面との交線線 分を抽出し、
前記表示手段が、 前記交線線分を示す交線マーカを走査中のラジアル走査平面のガ イドとして、 前記既成の経路断層像の上に重畳して表示する
ことを特徴とする請求項 7に記載の超音波診断装置。
1 2 . 前記交線抽出手段が既成の経路断層像と走査中のラジアル走査平面との交線線 分を抽出し、 前記表示手段が、 前記交線線分を示す交線マ一力を走査中のラジアル走査平面のガ イドとして、 前記既成の経路断層像の上に重畳して表示する
ことを特徴とする請求項 8に記載の超音波診断装置。
1 3 . ラジアル走査型超音波振動子を被検体の体腔内を進退させ、 進退に伴って時系 列の複数のラジアル断層像を生成する超音波診断方法において、
前記ラジアル断層像を取得時の前記ラジアル走査型超音波振動子の位置情報を検出 する位置情報検出ステヅプと、
前記位置情報検出ステップにより得られた前記位置情報と前記時系列の複数のラジ アル断層像とに基づき、 前記ラジアル走査型超音波振動子の進退の経路に沿つた経路断 層像を生成する経路断層像生成ステップと
を備えたことを特徴とする超音波診断方法。
1 4 . ラジアル走査型超音波プローブが被検体体腔内を進退する経路で得られる複数 のラジアル断層像を基に、 新たな断層像を生成する超音波診断方法において、
前記複数のラジアル断層像の位置と方向とを検出する位置方向検出ステップと、 前記位置と前記方向を基に前記進退の経路に沿った経路断層像を生成する経路断層 像生成ステップと
を設けたことを特徴とする超音波診断方法。
1 5 . 前記ラジアル走査型超音波プローブが、 電子ラジアル走査型超音波プローブで ある
ことを特徴とする請求項 1ないし 1 2のいずれかに記載の超音波診断装置。
1 6 . 前記ラジアル走査型超音波プロ一ブが、 電子ラジアル走査型超音波プロ一プで ある
ことを特徴とする請求項 1 3または 1 4に記載の超音波診断方法。
1 7 . 前記ラジアル走査型超音波プローブが、 体腔内へ挿入されるカプセル内に設け られた
ことを特徴とする請求項 1ないし 1 2のいずれかに記載の超音波診断装置。
1 8 . 前記カプセルに前記超音波振動子を回転駆動するモ一夕を設けた
ことを特徴とする請求項 1 7に記載の超音波診断装置。
1 9 . 前記ラジアル走査型超音波プローブが、 体腔内へ挿入されるカプセル内に設け られた
. ことを特徴とする請求項 1 3または 1 4に記載の超音波診断方法。
2 0 . 前記カプセルに前記超音波振動子を回転駆動するモータを設けた ことを特徴とする請求項 1 9に記載の超音波診断方法。
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