WO2017051742A1 - 超音波観測装置 - Google Patents

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transmission
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御園　和裕
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オリンパス株式会社
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    • G01S7/52085—Details related to the ultrasound signal acquisition, e.g. scan sequences

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic observation apparatus that observes a tissue to be observed using ultrasonic waves.
  • Ultrasound may be applied to observe the characteristics of the biological tissue or material that is the object of observation. Specifically, the observation target is observed by transmitting an ultrasonic wave to the observation target, generating an ultrasonic image based on the ultrasonic echo reflected by the observation target, and displaying the generated ultrasonic image. I do.
  • puncture aspiration cell diagnosis using an ultrasonic endoscope As a technique for observing and treating living tissue using ultrasonic waves, puncture aspiration cell diagnosis using an ultrasonic endoscope is known.
  • puncture aspiration cytodiagnosis the insertion part of an ultrasound endoscope is inserted into the subject, and while observing the ultrasound image in the subject, the puncture needle (biopsy needle) inserted into the duct in the insertion part The target tissue is punctured, and the tissue is sucked and collected through the puncture needle.
  • a technique for displaying an ultrasound image including an ultrasound image of a puncture needle a technique for highlighting an ultrasound image of a puncture needle is disclosed (see, for example, Patent Document 1).
  • the puncture needle in the insertion portion is curved in the conduit of the insertion portion and is partially in contact with the conduit. Therefore, even if the surgeon pushes the puncture needle, the needle tip is caused by the static frictional force with the conduit. It is difficult to convey power to Therefore, the surgeon advances and retracts the puncture needle with respect to the distal end of the insertion portion by continuously pushing and pulling the puncture needle to puncture the target tissue and collect the tissue. Yes.
  • the puncture needle is advanced and retracted at a speed faster than the frame rate of the ultrasonic image, the movement of the puncture needle cannot be detected in the ultrasonic image, and the puncture needle may not be confirmed from the ultrasonic image. .
  • the present invention has been made in view of the above, and can capture the movement of a puncture needle while maintaining the resolution of an ultrasound image even when the puncture needle is pushed and pulled quickly and continuously.
  • An object is to provide an ultrasonic observation apparatus.
  • the ultrasonic observation apparatus converts an ultrasonic echo reflected by the observation target into an electrical signal by transmitting the ultrasonic wave to the observation target.
  • An ultrasound observation apparatus that generates an ultrasound image based on an echo signal, controls an ultrasound transmission / reception process to the observation target, and also controls a first image based on an echo signal obtained by the transmission / reception process.
  • the first ultrasonic processing unit that generates data and the observation target by a scanning method that is different from the transmission / reception processing by the first ultrasonic processing unit and has a frame rate shorter than the frame rate of the first ultrasonic processing unit.
  • a second ultrasonic processing unit for controlling the ultrasonic transmission / reception processing of the second and generating second image data based on an echo signal obtained by the transmission / reception processing; Image combining processing for generating display image data by combining the first image data generated by the first ultrasonic processing unit and the second image data generated by the second ultrasonic processing unit And a section.
  • the second ultrasonic processing unit acquires an echo signal corresponding to one frame of the first image data by the first ultrasonic processing unit. A plurality of the second image data are generated between them.
  • the first ultrasonic processing unit transmits, for each line extending in a predetermined direction, an ultrasonic probe that transmits and receives the ultrasonic wave and outputs the echo signal.
  • a transmission signal for generating a first transmission echo to be scanned is output, and the second ultrasonic processing unit causes the ultrasonic probe to generate a second transmission echo having a wider range than the first transmission echo.
  • a transmission signal is output.
  • the ultrasonic observation apparatus is characterized in that, in the above invention, the second transmission echo is a plane wave having a two-dimensionally aligned phase.
  • the ultrasonic observation apparatus is characterized in that, in the above invention, the generation processing of the second image data performed by the second ultrasonic processing unit includes image enhancement processing.
  • the ultrasonic observation apparatus detects the presence of the rendering target of the second image data in the image corresponding to the first image data based on the first image data. And a control unit that controls whether or not to operate the second ultrasonic processing unit according to a detection result of the detection unit.
  • the ultrasonic observation apparatus is characterized in that in the above invention, the first and second image data are each generated based on the echo signal obtained by the same ultrasonic probe. To do.
  • the movement of the puncture needle can be captured while maintaining the resolution of the ultrasonic image.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic observation system including an ultrasonic observation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing an example of the distal end configuration of the insertion portion of the ultrasonic endoscope according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining ultrasonic transmission timing under the control of the ultrasonic observation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining an example of a reception pattern of a signal based on an ultrasonic echo at the time of B-mode image acquisition performed by the ultrasonic observation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic observation system including an ultrasonic observation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing an example of the distal end configuration of the insertion portion of the ultrasonic endoscope according
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an example of a reception pattern of a signal based on an ultrasonic echo at the time of puncture needle image acquisition performed by the ultrasonic observation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view schematically showing another example of the distal end configuration of the insertion portion of the ultrasonic endoscope according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining ultrasonic waves transmitted from an ultrasonic transducer when a puncture needle image is acquired by the ultrasonic observation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining an ultrasonic image obtained by the control of the ultrasonic observation apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic observation system including the ultrasonic observation apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining ultrasonic transmission timing under the control of the ultrasonic observation apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic observation system including the ultrasonic observation apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic observation system including the ultrasonic observation apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic observation system including an ultrasonic observation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • An ultrasonic observation system 1 shown in FIG. 1 transmits an ultrasonic wave to a subject to be observed and receives an ultrasonic wave reflected by the subject, and an ultrasonic endoscope 2.
  • an ultrasonic observation device 3 that generates an ultrasonic image based on the ultrasonic signal acquired by the, and a display device 4 that displays the ultrasonic image generated by the ultrasonic observation device 3.
  • a solid line arrow indicates transmission of a signal related to image data
  • a broken line arrow indicates transmission of a signal related to control.
  • the ultrasonic endoscope 2 has a flexible insertion portion, and converts an electrical pulse signal received from the ultrasonic observation device 3 into an ultrasonic pulse (acoustic pulse) at the distal end portion of the insertion portion.
  • the ultrasonic transducer 21 irradiates the subject and converts the ultrasonic echo reflected by the subject into an electrical echo signal expressed by a voltage change and outputs the electrical echo signal.
  • the ultrasonic transducer 21 may be a convex transducer, a linear transducer, or a radial transducer.
  • the ultrasonic endoscope 2 may be one that mechanically scans the ultrasonic transducer 21, or a plurality of elements are provided in an array as the ultrasonic transducer 21, and the elements involved in transmission and reception are electronically arranged. Electronic scanning may be performed by switching or delaying transmission / reception of each element.
  • the ultrasonic endoscope 2 usually has an imaging optical system and an imaging device, and is inserted into the digestive tract (esophagus, stomach, duodenum, large intestine) or respiratory organ (trachea, bronchi) of the subject for digestion. It is possible to image a tube, a respiratory organ, and surrounding organs (pancreas, gallbladder, bile duct, biliary tract, lymph node, mediastinal organ, blood vessel, etc.). In addition, surrounding organs (pancreas, gallbladder, bile duct, biliary tract, lymph node, mediastinal organ, blood vessel, etc.) can be imaged using ultrasound.
  • the ultrasonic endoscope 2 has a light guide that guides illumination light to be irradiated onto a subject during optical imaging.
  • the light guide has a distal end portion that reaches the distal end of the insertion portion of the ultrasonic endoscope 2 into the subject, and a proximal end portion that is connected to a light source device that generates illumination light.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing an example of the distal end configuration of the insertion portion of the ultrasonic endoscope according to the first embodiment.
  • the distal end portion of the ultrasonic endoscope 2 is an illumination lens 2 a that condenses illumination light and emits it outside, and an objective that forms part of the imaging optical system and captures light from the outside. It has a lens 2b and a treatment instrument protrusion 2c that communicates with the treatment instrument insertion passage formed in the ultrasonic endoscope 2 and projects the treatment instrument from the distal end of the insertion portion.
  • the ultrasonic transducer 21 is a linear ultrasonic transducer as shown in FIG.
  • the longitudinal direction of the piezoelectric elements is referred to as an elevation direction De
  • the arrangement direction of the piezoelectric elements is referred to as a scanning direction Ds.
  • the ultrasound observation apparatus 3 includes a first ultrasound processing unit 31 that performs ultrasound transmission / reception processing for generating a B-mode image, and an ultrasound for generating an ultrasound image of a puncture needle (hereinafter referred to as a puncture needle image).
  • An image synthesis processing unit 33 that synthesizes the second ultrasonic processing unit 32 that performs the ultrasonic wave transmission / reception process, the B-mode image generated by the first ultrasonic processing unit 31, and the puncture needle image generated by the second ultrasonic processing unit 32.
  • an input unit 34 that receives various information inputs, a control unit 35 that controls the entire ultrasound observation system 1, and an operation of the ultrasound diagnostic apparatus 3.
  • a storage unit 36 for storing various necessary information.
  • the first ultrasonic processing unit 31 is electrically connected to the ultrasonic endoscope 2 and transmits a transmission signal (pulse signal) including a high voltage pulse to the ultrasonic transducer 21 based on a predetermined waveform and transmission timing.
  • a first transmission / reception unit that receives an echo signal, which is an electrical reception signal, from the ultrasonic transducer 21 and generates and outputs digital radio frequency (RF) signal data (hereinafter referred to as RF data).
  • RF data digital radio frequency
  • the first transmission / reception unit 311 is electrically connected to the ultrasonic endoscope 2 and transmits a transmission signal (pulse signal) including a high voltage pulse to the ultrasonic transducer 21 based on a predetermined waveform and transmission timing. Then, an echo signal which is an electrical reception signal is received from the ultrasonic transducer 21.
  • a transmission signal pulse signal
  • an echo signal which is an electrical reception signal is received from the ultrasonic transducer 21.
  • the first transmission / reception unit 311 includes a first signal amplification unit 311a that amplifies an echo signal, and a sound ray memory 311b that stores an echo signal amplified by the first signal amplification unit 311a.
  • the first signal amplification unit 311a receives the echo signal from the first transmission / reception unit 311 and generates and outputs RF data.
  • the first signal amplifying unit 311a performs STC (Sensitivity Time Control) correction that amplifies an echo signal having a larger reception depth at a higher amplification rate, and performs processing such as filtering on the amplified echo signal, and then performs A / By performing D conversion, RF data in the time domain is generated and output to the sound ray memory 311b.
  • the sound ray memory 311b stores the sound ray data corresponding to the signal received by each piezoelectric element, which is an echo signal amplified by the first signal amplifying unit 311a.
  • the first signal processing unit 312 generates digital B-mode reception data for each RF data received from the first transmission / reception unit 311, specifically, for each sound ray data for one sound ray read from the sound ray memory 311 b. .
  • the first signal processing unit 312 performs known processing such as bandpass filter, envelope detection, and logarithmic conversion on the RF data to generate digital B-mode reception data. In logarithmic conversion, the common logarithm of the amount obtained by dividing the RF data by the reference voltage V c is taken and expressed as a decibel value.
  • the reception data for B mode the amplitude or intensity of the received signal indicating the intensity of reflection of the ultrasonic pulse is arranged along the transmission / reception direction (depth direction) of the ultrasonic pulse.
  • the first signal processing unit 312 outputs the generated B-mode reception data to the first image generation unit 313.
  • the first signal processing unit 312 is realized using a CPU (Central Processing Unit), various arithmetic circuits, and the like.
  • the first image generation unit 313 converts the scan direction of the B-mode reception data received from the first signal processing unit 312 to generate frame data, and generates B-mode image data based on the frame data. .
  • the first image generation unit 313 converts the scan direction of the B-mode reception data from the ultrasonic scan direction to the display direction of the display device 4. Thereafter, the first image generation unit 313 generates B-mode image data including a B-mode image that is an ultrasonic image to be displayed by converting the amplitude of the echo signal into luminance.
  • the first image generation unit 313 performs image processing using known techniques such as gain processing and contrast processing on the frame data, and also according to the data step width determined according to the image display range in the display device 4.
  • B-mode image data is generated by thinning out data.
  • the B-mode image is a grayscale image in which values of R (red), G (green), and B (blue), which are variables when the RGB color system is adopted as a color space, are matched.
  • the first image generation unit 313 performs coordinate transformation for rearranging the B-mode reception data from the first signal processing unit 312 so that the scanning range can be spatially represented correctly, and then performs interpolation processing between the B-mode reception data To fill the gap between the B-mode received data and generate B-mode image data.
  • the first frame memory 314 is realized by using, for example, a ring buffer, and stores a certain amount (predetermined number of frames) of B-mode image data generated by the first image generation unit 313 in time series.
  • a certain amount (predetermined number of frames) of B-mode image data generated by the first image generation unit 313 in time series.
  • the capacity is insufficient (when the B-mode image data of a predetermined number of frames is stored)
  • the oldest B-mode image data is overwritten with the latest B-mode image data, so that the latest B-mode image is a predetermined number of frames in time series.
  • the second ultrasonic processing unit 32 is electrically connected to the ultrasonic endoscope 2 and transmits a transmission signal (pulse signal) including a high voltage pulse to the ultrasonic transducer 21 based on a predetermined waveform and transmission timing.
  • a transmission signal pulse signal
  • the second transmission / reception unit 321 that receives an echo signal that is an electrical reception signal from the ultrasonic transducer 21 to generate and output RF data, and the RF data received from the second transmission / reception unit 321
  • a second signal processing unit 322 that generates digital puncture needle reception data, and a second image generation unit 323 that generates puncture needle image data based on the puncture needle reception data generated by the second signal processing unit 322.
  • a second frame memory 324 that stores the puncture needle image data generated by the second image generation unit 323.
  • the second transmitting / receiving unit 321 is electrically connected to the ultrasonic endoscope 2 and transmits a transmission signal (pulse signal) including a high voltage pulse to the ultrasonic transducer 21 based on a predetermined waveform and transmission timing. Then, an echo signal which is an electrical reception signal is received from the ultrasonic transducer 21.
  • a transmission signal pulse signal
  • an echo signal which is an electrical reception signal is received from the ultrasonic transducer 21.
  • the second transmission / reception unit 321 includes a second signal amplification unit 321a that amplifies the echo signal and a locus memory 321b that stores the echo signal amplified by the second signal amplification unit 321a.
  • the second signal amplification unit 321a receives the echo signal from the second transmission / reception unit 321 to generate and output RF data.
  • the second signal amplifying unit 321a performs STC (Sensitivity Time Control) correction that amplifies an echo signal having a larger reception depth at a higher amplification rate, and performs processing such as filtering on the amplified echo signal, and then performs A / By performing D conversion, RF data in the time domain is generated and output to the locus memory 321b.
  • the locus memory 321b stores the sound ray data corresponding to the signal received by each piezoelectric element, which is an echo signal amplified by the second signal amplifying unit 321a.
  • the second signal processing unit 322 generates digital puncture needle reception data based on the RF data received from the second transmission / reception unit 321, specifically, the sound ray data for one frame read from the locus memory 321 b. .
  • the second signal processing unit 322 performs known processing such as bandpass filter, envelope detection, logarithmic conversion, and the like on the RF data to generate digital puncture needle reception data. In logarithmic conversion, the common logarithm of the amount obtained by dividing the RF data by the reference voltage V c is taken and expressed as a decibel value.
  • the second signal processing unit 322 outputs the generated puncture needle reception data to the second image generation unit 323.
  • the second signal processing unit 322 is realized using a CPU (Central Processing Unit), various arithmetic circuits, and the like.
  • the second image generation unit 323 converts the scan direction with respect to the puncture needle reception data received from the second signal processing unit 322, generates frame data, and generates puncture needle image data based on the frame data. .
  • the second image generation unit 323 converts the scan direction of the puncture needle reception data from the ultrasonic scan direction to the display direction of the display device 4. Thereafter, the second image generation unit 313 generates puncture needle image data including a puncture needle image that is an ultrasonic image to be displayed by converting the amplitude of the echo signal into luminance.
  • the second image generation unit 323 performs image processing using known techniques such as gain processing and contrast processing on the frame data, and also according to the data step width determined according to the image display range in the display device 4. Puncture needle image data is generated by performing data thinning or the like.
  • the puncture needle image is a grayscale image in which values of R (red), G (green), and B (blue), which are variables when the RGB color system is adopted as the color space, are matched.
  • the second image generation unit 323 performs coordinate conversion for rearranging the puncture needle reception data from the second signal processing unit 322 so that the scanning range can be represented spatially correctly, and then performs interpolation processing between the puncture needle reception data To fill the gap between the puncture needle reception data and generate puncture needle image data.
  • the second frame memory 324 is realized using, for example, a ring buffer, and stores a predetermined amount (predetermined number of frames) of puncture needle image data generated by the second image generation unit 323 in time series.
  • a predetermined amount predetermined number of frames
  • the oldest puncture needle image data is overwritten with the latest puncture needle image data, so that the latest puncture needle image is a predetermined number of frames in chronological order.
  • the image composition processing unit 33 refers to the first frame memory 314 and the second frame memory 324, and the B-mode image data generated by the first image generation unit 313 and the puncture needle image data generated by the second image generation unit 323 Are combined to generate composite image data.
  • the input unit 34 receives input of various information input via a user interface such as a keyboard, mouse, touch panel, or the like.
  • the control unit 35 controls the entire ultrasonic observation system 1.
  • the control unit 35 is realized by using a CPU having arithmetic and control functions, various arithmetic circuits, and the like.
  • the control unit 35 reads out information stored and stored in the storage unit 36 from the storage unit 36 and performs various arithmetic processes related to the operation method of the ultrasonic observation device 3 to control the ultrasonic observation device 3 in an integrated manner. To do.
  • the control unit 35 may be configured using a CPU or the like common to the first signal processing unit 312 and / or the second signal processing unit 322.
  • the storage unit 36 stores various information necessary for the operation of the ultrasound observation apparatus 3.
  • the storage unit 36 stores information related to the transmission timing of the ultrasonic wave related to acquisition of the B-mode image and information related to the ultrasonic wave transmission pattern (transmission wave formation pattern) related to acquisition of the puncture needle image.
  • the storage unit 36 stores information necessary for amplification processing, for example.
  • the storage unit 36 stores various programs including an operation program for executing the operation method of the ultrasonic observation apparatus 3.
  • the operation program can be recorded on a computer-readable recording medium such as a hard disk, a flash memory, a CD-ROM, a DVD-ROM, or a flexible disk and widely distributed.
  • the various programs described above can also be obtained by downloading via a communication network.
  • the communication network here is realized by, for example, an existing public line network, LAN (Local Area Network), WAN (Wide Area Network), etc., and may be wired or wireless.
  • the storage unit 36 having the above configuration is realized using a ROM (Read Only Memory) in which various programs are installed in advance, and a RAM (Random Access Memory) that stores calculation parameters and data of each process. .
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • FIG. 3 is a diagram for explaining ultrasonic transmission timing under the control of the ultrasonic observation apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining an example of a reception pattern of a signal based on an ultrasonic echo at the time of B-mode image acquisition performed by the ultrasonic observation apparatus according to the first embodiment.
  • image data is described as being generated based on an echo signal obtained by the ultrasonic transducer 21 of the same ultrasonic endoscope 2, but different ultrasonic endoscopes are used.
  • the image data may be created based on the echo signal obtained using 2.
  • the generated B-mode image data and puncture needle image data are generated after generating B-mode image data and puncture needle image data, respectively. Are combined to generate composite image data.
  • the transmission timing of ultrasonic waves for generating B-mode image data is different from the transmission timing of ultrasonic waves for generating puncture needle image data.
  • the first ultrasonic processing unit 31 acquires a reception signal corresponding to each line (amplitude or intensity at each position in the depth direction) at the transmission timing of B-mode scanning as shown in FIG. Based on this, B-mode image data is generated. Specifically, first, the first transmission / reception unit 311 transmits a transmission signal (pulse signal) including a high voltage pulse to the ultrasonic transducer 21 for each line based on the transmission timing corresponding to the transmission timing of the B-mode scanning. To do. For example, as shown in FIG. 3, the ultrasonic transducer 21 transmits an ultrasonic wave from the piezoelectric element 211 for generating the first sound ray at time t 0 , and each piezoelectric element 211 along the scanning direction Ds.
  • a transmission signal pulse signal
  • the ultrasonic transducer 21 transmits an ultrasonic wave from the piezoelectric element 211 for generating the first sound ray at time t 0 , and each piezoelectric element 211 along the scanning direction Ds
  • each piezoelectric element 211 transmits an ultrasonic wave, whereby a reception signal having a peak at each depth where a reflector such as a position P 1 at a certain depth as shown in FIG. 4 exists is obtained for each line. be able to.
  • the depth here refers to the distance (depth) in the normal direction of the surface from the surface of the ultrasonic transducer 21.
  • a signal received by the ultrasonic transducer 21 through such ultrasonic transmission processing is stored in the sound ray memory 311b of the first transmission / reception unit 311.
  • the first signal processing unit 312 performs filter processing and detection processing for each echo signal stored in the sound ray memory 311b to generate B-mode reception data.
  • the transmission timing of B-mode scanning is stored in the storage unit 36 as sound ray information.
  • the first ultrasonic processing unit 31 scans one line at the falling edge and the rising edge of the pulse at the transmission timing shown in FIG. In FIG. 3, the pulse signal is such that 20 lines are operated, but actually 100 to 1000 line scans are performed.
  • B-mode scanning one line scan takes about several hundred microseconds, and line scanning for one frame takes several tens to several hundred milliseconds.
  • the first image generation unit 313 When the B-mode reception data is input from the first signal processing unit 312, the first image generation unit 313 generates B-mode image data.
  • the generated B-mode image data is stored in the first frame memory 314.
  • the second ultrasonic processing unit 32 performs predetermined transmission at a puncture scanning transmission timing synchronized with the B-mode scanning transmission timing and at a frame rate shorter than the B-mode scanning frame rate.
  • a reception signal corresponding to the plane wave is acquired, and puncture needle image data is generated based on the acquired reception signal.
  • the second transmission / reception unit 321 transmits a transmission signal (pulse signal) to the ultrasonic transducer 21 based on the transmission timing corresponding to the transmission timing of the puncture scanning. For example, as shown in FIG.
  • the ultrasonic transducer 21 transmits ultrasonic waves as plane waves using a plurality of piezoelectric elements at time t 1 , thereby performing ultrasonic transmission processing for one frame of puncture needle image data.
  • puncture needle image data for a plurality of frames is generated during the ultrasonic transmission processing for generating one frame of B-mode image data.
  • the puncture needle image data is generated through the second signal processing unit 322 and the second image generation unit 323.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an example of a reception pattern of a signal based on an ultrasonic echo at the time of puncture needle image acquisition performed by the ultrasonic observation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 5 shows a reception echo (locus memory) pattern for each piezoelectric element 211 at the position P 2 at a predetermined depth obtained as a reception signal when scanning one frame with a plane wave.
  • the ultrasonic transducer 21 is a plane wave that drives each piezoelectric element at the same time and is orthogonal to the normal direction of the surface of the ultrasonic transducer 21 and travels in a two-dimensionally aligned state.
  • the second transmission / reception unit 321 causes the ultrasonic transducer 21 to transmit a transmission echo that is two-dimensionally wider than the transmission echo transmitted by the first transmission / reception unit 311.
  • the locus memory 321b for each position at a predetermined depth, information of an echo signal extracted based on a delay amount (delay time) corresponding to the distance from the position to each piezoelectric element is stored as position data. . Specifically, when the reception intensity value at the position P 2 based on the received echo signal is generated, a difference (delay) occurs in the reception timing in the echo signal received by each piezoelectric element as shown in FIG. (The piezoelectric element having a short distance from the position P 2 receives the echo signal earliest).
  • the second signal processing unit 322 reads out the position data of the position P 2 from the locus memory 321b, and synthesizes the reception signals received by the piezoelectric elements with the delay amount based on the position data.
  • a reception intensity value based on the ultrasonic wave reflected at the position P 2 can be generated. In this way, it is possible to generate a reception intensity value at each position.
  • the second signal processing unit 322 generates reception data for the puncture needle based on the reception intensity values at a plurality of positions according to the position where the puncture needle 100 moves back and forth, and the second image generation unit 323 If puncture needle image data is generated based on the reception data for the puncture needle, an image of a plane (line) parallel to the advancing / retreating direction of the puncture needle 100 is synthesized, and a puncture needle image by plane waves can be acquired.
  • FIG. 6 is a perspective view schematically showing another example of the distal end configuration of the insertion portion of the ultrasonic endoscope according to the first embodiment.
  • the linear ultrasonic transducer 21 has been described.
  • the ultrasonic transducer 21 may be a convex ultrasonic transducer as shown in FIG.
  • the convex ultrasonic transducer 21 is a plane wave orthogonal to the normal direction of the surface of the ultrasonic transducer 21, and the ultrasonic wave is transmitted by delaying the transmission timing of the piezoelectric element located in the normal direction. By transmitting, an ultrasonic wave can be transmitted as a plane wave orthogonal to the normal line.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic transducer at the time of puncture needle image acquisition performed by the ultrasonic observation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the ultrasonic transducer 21 transmits a plane wave PW as shown in FIG. 7 by transmitting ultrasonic waves with different transmission timings of the piezoelectric elements.
  • This plane wave PW is parallel to the advancing / retreating direction Y1 of the puncture needle 100, and in a state where the phases are two-dimensionally aligned from the ultrasonic transducer 21 in a direction (arrow Y2) orthogonal to the plane wave PW. proceed.
  • the plane wave PW is preferably parallel to the advance / retreat direction Y1 of the puncture needle 100, but may not be parallel.
  • the ultrasonic transducer 21 transmits the plane wave PW as described above and receives the ultrasonic echo reflected by the puncture needle 100 when the pulse falls or rises. That is, in the puncture scanning, an echo signal for one frame of the puncture needle image data can be acquired between transmission processes for acquiring an echo signal for one line by the B-mode scanning.
  • the puncture needle image data only needs to include at least the advance / retreat region of the puncture needle 100. For example, as shown in FIG. 7, the scanning region R determined by the display range of the display device 4 and the entry angle of the puncture needle 100. A plane wave PW that receives the ultrasonic echo is transmitted.
  • the image of the puncture needle 100 can be drawn, not only a plane wave but a spherical wave may be sufficient.
  • the time required for line scanning in B-mode scanning increases by the number of times of puncture scanning, and the increase is several tens to several hundreds of micrometers in time. It is about a second, and even when compared with the case of obtaining only B-mode image data, it can be regarded as a substantially equivalent frame rate.
  • the second signal processing unit 322 When the RF data based on the ultrasonic echo by the plane wave PW is input, the second signal processing unit 322 generates puncture needle reception data, binarizes it, and outputs it to the second image generation unit 323.
  • the second image generation unit 323 detects the puncture needle 100 from the binarized reception data for the puncture needle, and the puncture needle image data that emphasizes the puncture needle 100 or the puncture that depicts only the image of the puncture needle 100 Needle image data is generated.
  • the generated puncture needle image data is stored in the second frame memory 324.
  • the intensity of the ultrasonic wave is small and it is necessary to perform the correlation process between the frames.
  • the puncture needle 100 is detected.
  • the puncture needle image data is scanned by one frame (one transmission process of plane wave PW). Can be generated.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining an ultrasound image obtained by the control of the ultrasound observation apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 8A shows the first ultrasound processing unit 31 and the second ultrasound.
  • the image data generated by the processing unit 32 is shown
  • FIG. 8B shows the composite image data generated by the image composition processing unit 33.
  • a certain frame for example, FIG. Puncture needle image data IM N1 generated in response to the plane wave PW transmitted during acquisition of the line data of the B mode image data IM B1 and then the B mode image data IM B1 at the time t P0
  • FIG. 3 time t P1 puncture needle image data IM N2 (eg, time t P2 in FIG. 3) and puncture needle image data IM N3 (eg, time t P3 in FIG.
  • the B-mode image data IM B1 and the B-mode image data IM B2 depict the puncture target tissues Q1 and Q2 (the tissues Q1 and Q2 are the same tissue), and puncture needle image data IM N1 to puncture needle image data IM N3
  • the puncture needle images 101A to 101C which are ultrasonic images of the puncture needle 100, are depicted.
  • the image composition processing unit 33 synthesizes the B mode image data IM B1 and the puncture needle image data IM N1 to generate composite image data IM S2 (see FIG. 8B). Similarly, the image composition processing unit 33 synthesizes the B-mode image data IM B1 and the puncture needle image data IM N2 to generate composite image data IM S3 . Similarly, the image composition processing unit 33 synthesizes the B-mode image data IM B1 and the puncture needle image data IM N3 to generate composite image data IM S4 . In this manner, ultrasonic image data including an ultrasonic image of the puncture needle 100 at times t P1 to t P3 can be acquired.
  • image data consisting only of B-mode image data is output as synthesized image data (synthesized image data IM S1 ). Also, since there is no puncture image data corresponding to this time at time t P4 , B-mode image data IM B2 and puncture needle image data IM N3 which is the latest puncture needle image data at time t P4 are synthesized. The synthesized image data is output as synthesized image data (synthesized image data IM S5 ) at time t P4 .
  • the image composition processing unit 33 generates composite image data including an ultrasonic image of the puncture needle 100 having a frame rate shorter than the frame rate of the B-mode image data.
  • a plurality of ultrasonic image data that captures the puncture needle 100 that advances and retreats with respect to the tissue can be generated during the frame rate of the continuous B-mode image data.
  • the composite image generated by the above-described image composition processing is stored in the storage unit 36 and displayed on the display device 4 under the control of the control unit 35. Further, when the ultrasound observation apparatus 3 receives a new echo signal from the ultrasound endoscope 2, the image data of the latest frame in the first frame memory 314 and / or the second frame memory 324 is updated, and the update is performed. Then, image composition processing using the latest image data is performed.
  • the second ultrasonic processing unit 32 performs the plane wave PW.
  • the image synthesis processing unit 33 synthesizes the B-mode image data and the puncture needle image data to thereby generate a frame of the B-mode image data.
  • Composite image data including an ultrasonic image of the puncture needle 100 having a frame rate shorter than the rate is generated.
  • the second ultrasonic processing unit 32 transmits the plane wave PW to acquire the reception signal for the puncture needle image data in which the puncture needle 100 is depicted. Compared with the case of acquiring signals for each line such as mode scanning, phase alignment can be easily performed.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic observation system including the ultrasonic observation apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the first ultrasonic processing unit 31 has been described as performing processing for generating B-mode image data.
  • the first ultrasonic processing unit 31 includes: Image data in the flow observation mode is generated.
  • flow image data in which identification information related to the presence / absence of blood flow, the blood flow volume, and the direction of blood flow is superimposed on the B-mode image is displayed on the display device 4.
  • the ultrasonic observation system 1a includes an ultrasonic endoscope 2 that transmits ultrasonic waves to a subject to be observed and receives ultrasonic waves reflected by the subject, An ultrasonic observation device 3a that generates an ultrasonic image based on an ultrasonic signal acquired by the endoscope 2 and a display device 4 that displays the ultrasonic image generated by the ultrasonic observation device 3a are provided.
  • the ultrasonic observation apparatus 3 a includes a mode switching unit 37 in addition to the configuration of the ultrasonic observation apparatus 3 described above.
  • the mode switching unit 37 switches the observation mode to the B mode image observation mode or the flow observation mode based on the mode switching instruction information.
  • the mode switching unit 37 sets the observation mode to the B-mode image observation mode, the ultrasonic processing according to the first embodiment described above is performed.
  • the first ultrasonic processing unit 31 performs ultrasonic transmission processing according to the flow observation mode (B mode scanning and flow mode scanning described later). I do.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining ultrasonic transmission timing under the control of the ultrasonic observation apparatus according to the second embodiment.
  • the line scanning is performed when the pulse falls or rises.
  • line scanning for the flow mode is performed between frames in the B mode.
  • the line scanning for the flow mode is performed 8 times in one line. A plurality of signals obtained by this continuous line scanning and forming a set is called a packet, and a packet is formed for each line.
  • Ultrasonic transmission processing for example, one frame of B-mode scanning is completed between the time t 11 from the time t 10, to start the flow mode scanning from the time t 11.
  • the time t 11 the time t 12 (1 packet of scan) is performed
  • the time t from the time t 13 corresponding to a period of the next line scan
  • the flow mode scan of the next second line is started.
  • the scanning target line of the flow mode scanning is appropriately set according to the blood flow information to be generated.
  • a reception signal for the flow mode for one frame can be acquired.
  • the second frame B-mode scanning between the time t 15 the time t 16, after the B-mode scanning end, between the time t 16 the time t 17
  • the first line scan (scan for one packet) in the flow mode scan of the second frame is performed.
  • a puncture scan is performed between time t 18 and time t 19 corresponding to the period of the next line scan.
  • the puncture scanning is preferably performed a plurality of times during one frame of flow mode scanning. Further, the puncture scan during the B mode scan is the same as that in the first embodiment.
  • the first signal processing unit 312 calculates the amount of blood change in the blood vessel using eight received signals (received signals for one packet) obtained by line scanning for the flow mode. At this time, blood flow information is generated based on the amount of change in amplitude or intensity at each depth.
  • the blood flow information of the entire image may be acquired by receiving the amplitude and intensity at the entire depth of each line, or the set region of interest (ROI) may be acquired. Blood flow information in a range may be acquired.
  • the first image generation unit 313 uses the B-mode reception data generated by the first signal processing unit 312 and the blood flow information at each depth, and the blood flow information is superimposed on the B-mode image data. Mode image data (hereinafter referred to as flow mode image data) is generated.
  • the first image generation unit 313 stores the generated flow mode image data in the first frame memory 314.
  • the second ultrasonic processing unit 32 generates puncture needle image data based on the acquired reception signal of the puncture scan at the timing between packets in the flow mode scan.
  • the second transmission / reception unit 321 sends the transmission signal (pulse signal) to the ultrasonic transducer 21 based on the transmission timing according to the transmission timing of the puncture scan (for example, time t 13 , time t 18 ).
  • Send to For example, at time t 13, from the respective piezoelectric elements to transmit ultrasonic waves to form a plane wave, by sending the plane waves, the ultrasonic transmission processing for one frame of the puncture needle image data is completed.
  • a reception signal for generating puncture image data is acquired during the flow mode scan, and B as in the first embodiment described above.
  • 1 frame generation mode image data e.g., during the time t 10 to time t 11
  • the puncture needle image data is generated through the second signal processing unit 322 and the second image generation unit 323.
  • the image composition processing unit 33 synthesizes the flow mode image data stored in the first frame memory 314 and the puncture needle image data stored in the second frame memory 324 to generate composite image data.
  • the combined image data IM S1 to IM S4 shown in (b) of FIG. 8 are images on which blood flow information is superimposed.
  • the composite image generated by the above-described image composition processing is stored in the storage unit 36 and displayed on the display device 4 under the control of the control unit 35.
  • the ultrasound observation apparatus 3a receives a new echo signal from the ultrasound endoscope 2
  • the image data of the latest frame in the first frame memory 314 and / or the second frame memory 324 is updated and updated. Then, an image composition process using the image data of the latest frame is performed.
  • the second ultrasonic wave is generated.
  • the processing unit 32 transmits a plane wave to generate a plurality of puncture needle image data in which the puncture needle 100 is depicted, and the image composition processing unit 33 includes B-mode image data or flow mode image data and puncture needle image data. Is combined to generate combined image data including an ultrasonic image of the puncture needle 100 having a frame rate shorter than the frame rate of the B-mode image data.
  • the puncture scanning is performed at the timing between packets.
  • a block is formed for each of a plurality of lines, and a flow mode scan is performed between the blocks (across different lines).
  • turbo scanning which constitutes one packet
  • puncture scanning is performed at the timing between blocks.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic observation system including the ultrasonic observation apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the generation of puncture needle image data is controlled based on the presence / absence of an image of the puncture needle 100 in the ultrasonic image.
  • the ultrasonic observation system 1b includes an ultrasonic endoscope 2 that transmits ultrasonic waves to a subject to be observed and receives ultrasonic waves reflected by the subject, An ultrasonic observation device 3b that generates an ultrasonic image based on an ultrasonic signal acquired by the endoscope 2 and a display device 4 that displays the ultrasonic image generated by the ultrasonic observation device 3b are provided.
  • the ultrasonic observation apparatus 3b includes a puncture needle detection unit 38 in addition to the configuration of the ultrasonic observation apparatus 3 described above.
  • the puncture needle detection unit 38 refers to the latest B-mode image data stored in the first frame memory 314, and determines whether or not the image of the puncture needle 100 exists in the B-mode image corresponding to the B-mode image data. By determining whether or not, the puncture needle 100 is detected.
  • the puncture needle detection unit 38 sets a contrast value larger than a predetermined contrast value when the value of the puncture needle extension position set in the B-mode image is different from the surrounding values. If so, it is determined that an image of puncture needle 100 exists.
  • the puncture needle detection unit 38 outputs the presence / absence of the image of the puncture needle 100 to the control unit 35 as detection information.
  • the control unit 35 controls the second ultrasonic processing unit 32 by determining whether or not to operate the second ultrasonic processing unit 32 according to the detection result of the puncture needle detection unit 38.
  • the control unit 35 causes the second ultrasonic processing unit 32 to perform the above-described puncture needle image data generation process.
  • the effect according to the first embodiment described above can be obtained, and the presence of an image of the puncture needle 100 in the ultrasonic image is detected and present. Since the second ultrasonic processing unit 32 generates the puncture needle image data, the amount of calculation related to the generation of the puncture needle image data when the image of the puncture needle 100 does not exist in the ultrasonic image is reduced. can do.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic observation system including the ultrasonic observation apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
  • generation of puncture needle image data and image synthesis processing are performed based on information related to use of the puncture needle 100 received by the input unit 34 via the external input device 5.
  • the ultrasonic observation system 1c includes an ultrasonic endoscope 2 that transmits ultrasonic waves to a subject to be observed and receives ultrasonic waves reflected by the subject,
  • the ultrasonic observation apparatus 3 that generates an ultrasonic image based on the ultrasonic signal acquired by the endoscope 2, the display apparatus 4 that displays the ultrasonic image generated by the ultrasonic observation apparatus 3, and the ultrasonic observation apparatus 3
  • an input device 5 for inputting various information.
  • the input device 5 is realized using a user interface such as a keyboard, a mouse, and a touch panel that is electrically connected to the input unit 34, and inputs various information to the input unit 34.
  • the input device 5 can input selection information for enabling / disabling the function of the second ultrasonic processing unit 32 to the input unit 34, for example, by pressing a predetermined key on the keyboard. .
  • the control unit 35 transmits the puncture needle described above to the second ultrasonic processing unit 32. Generate image data.
  • the control unit 35 causes the second ultrasonic processing unit 32 to perform the above-described operation. Control is performed so as not to perform the generation processing of the puncture needle image data.
  • the effect according to the first embodiment described above can be obtained, and the puncture needle image data generation process performed by the second ultrasonic processing unit 32 via the input device 5 Therefore, it is possible to reduce the amount of calculation related to generation of puncture needle image data when generation of puncture needle image data is not necessary.
  • an ultrasonic observation apparatus it may be configured by connecting circuits having each function by a bus, or may be configured such that some functions are built in a circuit structure of other functions. .
  • an ultrasonic endoscope having an optical system such as a light guide is described as an ultrasonic probe.
  • the present invention is not limited to the ultrasonic endoscope 2 and includes an imaging optical system and an imaging element. It may be an ultrasonic probe that does not.
  • a thin ultrasonic miniature probe without an optical system may be applied as the ultrasonic probe. Ultrasonic miniature probes are usually inserted into the biliary tract, bile duct, pancreatic duct, trachea, bronchi, urethra, ureter, and used to observe surrounding organs (pancreas, lung, prostate, bladder, lymph nodes, etc.).
  • an external ultrasonic probe that irradiates ultrasonic waves from the body surface of the subject may be applied.
  • the extracorporeal ultrasonic probe is usually used in direct contact with the body surface when observing an abdominal organ (liver, gallbladder, bladder), breast (particularly mammary gland), and thyroid gland.
  • the ultrasonic vibrator may be a linear vibrator, a radial vibrator, or a convex vibrator.
  • the scanning area is rectangular (rectangular, square), and when the ultrasonic transducer is a radial or convex transducer, the scanning area is fan-shaped or annular.
  • the ultrasonic endoscope may be one that mechanically scans the ultrasonic transducer, or a plurality of elements are arranged in an array as the ultrasonic transducer, and the elements involved in transmission and reception are switched electronically. Alternatively, electronic scanning may be performed by delaying transmission / reception of each element.
  • the ultrasonic observation apparatus is useful for capturing the movement of the puncture needle while maintaining the resolution of the ultrasonic image even when the puncture needle is pushed and pulled quickly and continuously. It is.

Abstract

本発明に係る超音波観測装置は、観測対象に対して送信した超音波が観測対象によって反射された超音波エコーを電気信号に変換したエコー信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置であって、観測対象への超音波の送受信処理を制御するとともに、該送受信処理によって得られたエコー信号に基づいて第１の画像データを生成する第１超音波処理部と、第１超音波処理部による送受信処理とは異なるタイミング、かつ第１超音波処理部のフレームレートよりも短いフレームレートの走査方式によって超音波の送受信処理を制御するとともに、得られたエコー信号に基づいて第２の画像データを生成する第２超音波処理部と、第１の画像データおよび第２の画像データを合成する画像合成処理部と、を備えた。

Description

超音波観測装置
　本発明は、超音波を用いて観測対象の組織を観測する超音波観測装置に関する。
　観測対象である生体組織または材料の特性を観測するために、超音波を適用することがある。具体的には、観測対象に超音波を送信し、その観測対象によって反射された超音波エコーに基づいて超音波画像を生成し、該生成した超音波画像を表示することで、観測対象の観測を行う。
　超音波を用いて生体組織の観察および処置を行う技術として、超音波内視鏡を用いた穿刺吸引細胞診断が知られている。穿刺吸引細胞診断では、超音波内視鏡の挿入部を被検体内に挿入し、被検体内の超音波画像を観察しながら、挿入部内の管路に挿入された穿刺針（生検針）を対象の組織に穿刺し、穿刺針を介して組織を吸引して採取する。穿刺針の超音波像を含む超音波画像を表示する技術として、穿刺針の超音波像を強調表示する技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００４－２０８８５９号公報
　ところで、挿入部内の穿刺針は、挿入部の管路内で湾曲して部分的に管路と接触しているため、術者が穿刺針を押しても該管路との静止摩擦力によって針先に力を伝えることが難しい。そこで、術者は、穿刺針を連続的に素早く押し引きすることによって挿入部の先端に対して穿刺針を進退させることで、対象の組織に穿刺針を穿刺して、組織の採取を行っている。この際、超音波画像のフレームレートよりも速い速度で穿刺針を進退させると、超音波画像において穿刺針の動きを捉えることができず、超音波画像からでは穿刺針を確認できない場合があった。この問題を解決するために、超音波画像のフレームレートを上げることが考えられるが、フレームレートを上げると、超音波画像の解像度が低下するため、観察上好ましくない。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、穿刺針を連続的に素早く押し引きした場合であっても、超音波画像の解像度を維持しつつ、穿刺針の動きを捉えることができる超音波観測装置を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る超音波観測装置は、観測対象に対して送信した超音波が前記観測対象によって反射された超音波エコーを電気信号に変換したエコー信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置であって、前記観測対象への超音波の送受信処理を制御するとともに、該送受信処理によって得られたエコー信号に基づいて第１の画像データを生成する第１超音波処理部と、前記第１超音波処理部による送受信処理とは異なるタイミング、かつ第１超音波処理部のフレームレートよりも短いフレームレートの走査方式によって前記観測対象への超音波の送受信処理を制御するとともに、該送受信処理によって得られたエコー信号に基づいて第２の画像データを生成する第２超音波処理部と、前記第１超音波処理部が生成した前記第１の画像データ、および前記第２超音波処理部が生成した前記第２の画像データを合成して、表示用の画像データを生成する画像合成処理部と、を備えたことを特徴とする。
　本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記第２超音波処理部は、前記第１超音波処理部が前記第１の画像データのうち１フレーム分に相当するエコー信号を取得する間に、複数の前記第２の画像データを生成することを特徴とする。
　本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記第１超音波処理部は、前記超音波を送受信して前記エコー信号を出力する超音波プローブに対し、所定の方向に延びるラインごとに走査する第１の送信エコーを生成させる送信信号を出力し、前記第２超音波処理部は、前記超音波プローブに対し、前記第１の送信エコーよりも広範囲な第２の送信エコーを生成させる送信信号を出力することを特徴とする。
　本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記第２の送信エコーは、二次元的に位相が揃った平面波であることを特徴とする。
　本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記第２超音波処理部が行う前記第２の画像データの生成処理は、画像強調処理を含むことを特徴とする。
　本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記第１の画像データをもとに、当該第１の画像データに応じた画像内における前記第２の画像データの描出対象の存在を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に応じて前記第２超音波処理部を動作させるか否かを制御する制御部と、をさらに備えたことを特徴とする。
　本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記第１および第２の画像データは、各々が、同一の前記超音波プローブにより得られた前記エコー信号に基づき生成されることを特徴とする。
　本発明によれば、穿刺針を連続的に素早く押し引きした場合であっても、超音波画像の解像度を維持しつつ、穿刺針の動きを捉えることができるという効果を奏する。
図１は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置を備えた超音波観測システムの構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の実施の形態１に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成の一例を模式的に示す斜視図である。 図３は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の制御による超音波送信タイミングを説明する図である。 図４は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置が行うＢモード画像取得時の超音波エコーに基づく信号の受信パターンの一例を説明する図である。 図５は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置が行う穿刺針画像取得時の超音波エコーに基づく信号の受信パターンの一例を説明する図である。 図６は、本発明の実施の形態１に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成の他の例を模式的に示す斜視図である。 図７は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置が行う穿刺針画像取得時に超音波振動子から送信される超音波を説明する図である。 図８は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置の制御により得られる超音波画像を説明する図である。 図９は、本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置を備えた超音波観測システムの構成を示すブロック図である。 図１０は、本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置の制御による超音波送信タイミングを説明する図である。 図１１は、本発明の実施の形態３に係る超音波観測装置を備えた超音波観測システムの構成を示すブロック図である。 図１２は、本発明の実施の形態４に係る超音波観測装置を備えた超音波観測システムの構成を示すブロック図である。
　以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。
（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置を備えた超音波観測システムの構成を示すブロック図である。同図に示す超音波観測システム１は、観測対象である被検体へ超音波を送信し、該被検体で反射された超音波を受信する超音波内視鏡２と、超音波内視鏡２が取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置３と、超音波観測装置３が生成した超音波画像を表示する表示装置４と、を備える。図１に示すブロック図では、実線の矢印が画像データに係る信号の伝送を示し、破線の矢印が制御に係る信号の伝送を示している。
　超音波内視鏡２は、可撓性を有する挿入部を有し、この挿入部の先端部に、超音波観測装置３から受信した電気的なパルス信号を超音波パルス（音響パルス）に変換して被検体へ照射するとともに、被検体で反射された超音波エコーを電圧変化で表現する電気的なエコー信号に変換して出力する超音波振動子２１を有する。超音波振動子２１は、コンベックス振動子、リニア振動子およびラジアル振動子のいずれでも構わない。超音波内視鏡２は、超音波振動子２１をメカ的に走査させるものであってもよいし、超音波振動子２１として複数の素子をアレイ状に設け、送受信にかかわる素子を電子的に切り替えたり、各素子の送受信に遅延をかけたりすることで、電子的に走査させるものであってもよい。
　超音波内視鏡２は、通常は撮像光学系および撮像素子を有しており、被検体の消化管（食道、胃、十二指腸、大腸）、または呼吸器（気管、気管支）へ挿入され、消化管や呼吸器、その周囲臓器（膵臓、胆嚢、胆管、胆道、リンパ節、縦隔臓器、血管等）の撮像を行うことが可能である。また、その周囲臓器（膵臓、胆嚢、胆管、胆道、リンパ節、縦隔臓器、血管等）を、超音波を用いて撮像することが可能である。また、超音波内視鏡２は、光学撮像時に被検体へ照射する照明光を導くライトガイドを有する。このライトガイドは、先端部が超音波内視鏡２の被検体への挿入部の先端まで達している一方、基端部が照明光を発生する光源装置に接続されている。
　図２は、本実施の形態１に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成の一例を模式的に示す斜視図である。図２に示すように、超音波内視鏡２の先端部は、照明光を集光して外部に出射する照明レンズ２ａと、撮像光学系の一部をなし、外部からの光を取り込む対物レンズ２ｂと、超音波内視鏡２内に形成された処置具用挿通路に連通し、挿入部の先端から処置具を突出させる処置具突出口２ｃと、を有する。本実施の形態１では、一例として、超音波振動子２１が、図２に示すようなリニア型の超音波振動子であって、複数の圧電素子が一列に配列された一次元アレイ（１Ｄアレイ）であるものとして説明する。以下、図２に示すように、圧電素子の長手方向をエレベーション方向Ｄeとよび、圧電素子の配列方向を走査方向Ｄsとよぶ。
　超音波観測装置３は、Ｂモード画像を生成するための超音波送受信処理を行なう第１超音波処理部３１と、穿刺針の超音波画像（以下、穿刺針画像という）を生成するための超音波送受信処理を行なう第２超音波処理部３２と、第１超音波処理部３１が生成したＢモード画像、および第２超音波処理部３２が生成した穿刺針画像を合成する画像合成処理部３３と、キーボード、マウス、タッチパネル等のユーザインタフェースを用いて実現され、各種情報の入力を受け付ける入力部３４と、超音波観測システム１全体を制御する制御部３５と、超音波診断装置３の動作に必要な各種情報を記憶する記憶部３６と、を備える。
　第１超音波処理部３１は、超音波内視鏡２と電気的に接続され、所定の波形および送信タイミングに基づいて高電圧パルスからなる送信信号（パルス信号）を超音波振動子２１へ送信するとともに、超音波振動子２１から電気的な受信信号であるエコー信号を受信してデジタルの高周波（ＲＦ：Radio　Frequency）信号のデータ（以下、ＲＦデータという）を生成、出力する第１送受信部３１１と、第１送受信部３１１から受信したＲＦデータをもとにデジタルのＢモード用受信データを生成する第１信号処理部３１２と、第１信号処理部３１２が生成したＢモード用受信データをもとに、Ｂモード画像データを生成する第１画像生成部３１３と、第１画像生成部３１３により生成されたＢモード画像データを記憶する第１フレームメモリ３１４と、を有する。
　第１送受信部３１１は、超音波内視鏡２と電気的に接続され、所定の波形および送信タイミングに基づいて高電圧パルスからなる送信信号（パルス信号）を超音波振動子２１へ送信するとともに、超音波振動子２１から電気的な受信信号であるエコー信号を受信する。
　第１送受信部３１１は、エコー信号を増幅する第１信号増幅部３１１ａと、第１信号増幅部３１１ａによる増幅後のエコー信号を格納する音線メモリ３１１ｂとを有する。第１信号増幅部３１１ａは、第１送受信部３１１からエコー信号を受信してＲＦデータを生成、出力する。第１信号増幅部３１１ａは、受信深度が大きいエコー信号ほど高い増幅率で増幅するＳＴＣ（Sensitivity　Time　Control）補正を行い、増幅されたエコー信号に対してフィルタリング等の処理を施した後、Ａ／Ｄ変換することによって時間ドメインのＲＦデータを生成し、音線メモリ３１１ｂへ出力する。音線メモリ３１１ｂは、第１信号増幅部３１１ａによる増幅後のエコー信号であって、各圧電素子が受信した信号に応じた音線データを格納する。
　第１信号処理部３１２は、第１送受信部３１１から受信したＲＦデータ、具体的には音線メモリ３１１ｂから読み出した１音線分の音線データごとにデジタルのＢモード用受信データを生成する。第１信号処理部３１２は、ＲＦデータに対してバンドパスフィルタ、包絡線検波、対数変換など公知の処理を施し、デジタルのＢモード用受信データを生成する。対数変換では、ＲＦデータを基準電圧Ｖcで除した量の常用対数をとってデシベル値で表現する。このＢモード用受信データでは、超音波パルスの反射の強さを示す受信信号の振幅または強度が、超音波パルスの送受信方向（深度方向）に沿って並んでいる。第１信号処理部３１２は、生成したＢモード用受信データを、第１画像生成部３１３へ出力する。第１信号処理部３１２は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）や各種演算回路等を用いて実現される。
　第１画像生成部３１３は、第１信号処理部３１２から受信したＢモード用受信データに対してスキャン方向を変換してフレームデータを生成し、該フレームデータに基づいてＢモード画像データを生成する。
　具体的には、第１画像生成部３１３は、Ｂモード用受信データのスキャン方向を、超音波のスキャン方向から表示装置４の表示方向に変換する。その後、第１画像生成部３１３は、エコー信号の振幅を輝度に変換して表示する超音波画像であるＢモード画像を含むＢモード画像データを生成する。第１画像生成部３１３は、フレームデータに対してゲイン処理、コントラスト処理等の公知の技術を用いた画像処理を行うとともに、表示装置４における画像の表示レンジに応じて定まるデータステップ幅に応じたデータの間引き等を行うことによってＢモード画像データを生成する。Ｂモード画像は、色空間としてＲＧＢ表色系を採用した場合の変数であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の値を一致させたグレースケール画像である。
　第１画像生成部３１３は、第１信号処理部３１２からのＢモード用受信データに走査範囲を空間的に正しく表現できるよう並べ直す座標変換を施した後、Ｂモード用受信データ間の補間処理を施すことによってＢモード用受信データ間の空隙を埋め、Ｂモード画像データを生成する。
　第１フレームメモリ３１４は、例えばリングバッファを用いて実現され、第１画像生成部３１３により生成された一定量（所定フレーム数）のＢモード画像データを時系列に沿って記憶する。容量が不足すると（所定のフレーム数のＢモード画像データを記憶すると）、最も古いＢモード画像データを最新のＢモード画像データで上書きすることで、最新のＢモード画像を時系列順に所定フレーム数記憶する。
　第２超音波処理部３２は、超音波内視鏡２と電気的に接続され、所定の波形および送信タイミングに基づいて高電圧パルスからなる送信信号（パルス信号）を超音波振動子２１へ送信するとともに、超音波振動子２１から電気的な受信信号であるエコー信号を受信してＲＦデータを生成、出力する第２送受信部３２１と、第２送受信部３２１から受信したＲＦデータをもとにデジタルの穿刺針用受信データを生成する第２信号処理部３２２と、第２信号処理部３２２が生成した穿刺針用受信データをもとに、穿刺針画像データを生成する第２画像生成部３２３と、第２画像生成部３２３により生成された穿刺針画像データを記憶する第２フレームメモリ３２４と、を有する。
　第２送受信部３２１は、超音波内視鏡２と電気的に接続され、所定の波形および送信タイミングに基づいて高電圧パルスからなる送信信号（パルス信号）を超音波振動子２１へ送信するとともに、超音波振動子２１から電気的な受信信号であるエコー信号を受信する。
　第２送受信部３２１は、エコー信号を増幅する第２信号増幅部３２１ａと、第２信号増幅部３２１ａによる増幅後のエコー信号を格納するローカスメモリ３２１ｂとを有する。第２信号増幅部３２１ａは、第２送受信部３２１からエコー信号を受信してＲＦデータを生成し、出力する。第２信号増幅部３２１ａは、受信深度が大きいエコー信号ほど高い増幅率で増幅するＳＴＣ（Sensitivity　Time　Control）補正を行い、増幅されたエコー信号に対してフィルタリング等の処理を施した後、Ａ／Ｄ変換することによって時間ドメインのＲＦデータを生成し、ローカスメモリ３２１ｂへ出力する。ローカスメモリ３２１ｂは、第２信号増幅部３２１ａによる増幅後のエコー信号であって、各圧電素子が受信した信号に応じた音線データを格納する。
　第２信号処理部３２２は、第２送受信部３２１から受信したＲＦデータ、具体的にはローカスメモリ３２１ｂから読み出した１フレーム分の音線データをもとにデジタルの穿刺針用受信データを生成する。第２信号処理部３２２は、ＲＦデータに対してバンドパスフィルタ、包絡線検波、対数変換など公知の処理を施し、デジタルの穿刺針用受信データを生成する。対数変換では、ＲＦデータを基準電圧Ｖcで除した量の常用対数をとってデシベル値で表現する。第２信号処理部３２２は、生成した穿刺針用受信データを、第２画像生成部３２３へ出力する。第２信号処理部３２２は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）や各種演算回路等を用いて実現される。
　第２画像生成部３２３は、第２信号処理部３２２から受信した穿刺針用受信データに対してスキャン方向を変換してフレームデータを生成し、該フレームデータに基づいて穿刺針画像データを生成する。
　具体的には、第２画像生成部３２３は、穿刺針用受信データのスキャン方向を、超音波のスキャン方向から表示装置４の表示方向に変換する。その後、第２画像生成部３１３は、エコー信号の振幅を輝度に変換して表示する超音波画像である穿刺針画像を含む穿刺針画像データを生成する。第２画像生成部３２３は、フレームデータに対してゲイン処理、コントラスト処理等の公知の技術を用いた画像処理を行うとともに、表示装置４における画像の表示レンジに応じて定まるデータステップ幅に応じたデータの間引き等を行うことによって穿刺針画像データを生成する。穿刺針画像は、色空間としてＲＧＢ表色系を採用した場合の変数であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の値を一致させたグレースケール画像である。
　第２画像生成部３２３は、第２信号処理部３２２からの穿刺針用受信データに走査範囲を空間的に正しく表現できるよう並べ直す座標変換を施した後、穿刺針用受信データ間の補間処理を施すことによって穿刺針用受信データ間の空隙を埋め、穿刺針画像データを生成する。
　第２フレームメモリ３２４は、例えばリングバッファを用いて実現され、第２画像生成部３２３により生成された一定量（所定フレーム数）の穿刺針画像データを時系列に沿って記憶する。容量が不足すると（所定のフレーム数の穿刺針画像データを記憶すると）、最も古い穿刺針画像データを最新の穿刺針画像データで上書きすることで、最新の穿刺針画像を時系列順に所定フレーム数記憶する。
　画像合成処理部３３は、第１フレームメモリ３１４および第２フレームメモリ３２４を参照し、第１画像生成部３１３が生成したＢモード画像データと、第２画像生成部３２３が生成した穿刺針画像データとを合成して合成画像データを生成する。
　入力部３４は、キーボード、マウス、タッチパネル等のユーザインタフェースを介して入力された各種情報の入力を受け付ける。
　制御部３５は、超音波観測システム１全体を制御する。制御部３５は、演算および制御機能を有するＣＰＵや各種演算回路等を用いて実現される。制御部３５は、記憶部３６が記憶、格納する情報を記憶部３６から読み出し、超音波観測装置３の作動方法に関連した各種演算処理を実行することによって超音波観測装置３を統括して制御する。なお、制御部３５を第１信号処理部３１２および／または第２信号処理部３２２と共通のＣＰＵ等を用いて構成することも可能である。
　記憶部３６は、超音波観測装置３の動作に必要な各種情報を記憶する。記憶部３６は、Ｂモード画像の取得にかかる超音波の送信タイミングに関する情報や、穿刺針画像の取得にかかる超音波の送信パターン（送信波の形成パターン）に関する情報を記憶する。記憶部３６は、上記以外にも、例えば増幅処理に必要な情報等を記憶する。
　また、記憶部３６は、超音波観測装置３の作動方法を実行するための作動プログラムを含む各種プログラムを記憶する。作動プログラムは、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して広く流通させることも可能である。なお、上述した各種プログラムは、通信ネットワークを介してダウンロードすることによって取得することも可能である。ここでいう通信ネットワークは、例えば既存の公衆回線網、ＬＡＮ（Local　Area　Network）、ＷＡＮ（Wide　Area　Network）などによって実現されるものであり、有線、無線を問わない。
　以上の構成を有する記憶部３６は、各種プログラム等が予めインストールされたＲＯＭ（Read　Only　Memory）、および各処理の演算パラメータやデータ等を記憶するＲＡＭ（Random　Access　Memory）等を用いて実現される。
　続いて、本実施の形態１に係る超音波観測装置３が行うＢモード画像データおよび穿刺針画像データの生成処理について、図３～図８を参照して説明する。図３は、本実施の形態１に係る超音波観測装置の制御による超音波送信タイミングを説明する図である。図４は、本実施の形態１に係る超音波観測装置が行うＢモード画像取得時の超音波エコーに基づく信号の受信パターンの一例を説明する図である。なお、本実施の形態１では、同一の超音波内視鏡２の超音波振動子２１によって得られたエコー信号に基づいて画像データが生成されるものとして説明するが、異なる超音波内視鏡２を用いて得られたエコー信号に基づいて画像データを作成するものであってもよい。
　本実施の形態１では、穿刺針１００を含む超音波画像（合成画像）を生成する際は、Ｂモード画像データ、穿刺針画像データをそれぞれ生成後、生成したＢモード画像データと穿刺針画像データとを合成して合成画像データを生成する。この際、Ｂモード画像データを生成するための超音波の送信タイミングと、穿刺針画像データを生成するための超音波の送信タイミングとは異なる。
　第１超音波処理部３１は、図３に示すようなＢモード走査の送信タイミングで各ライン（深度方向の各位置における振幅または強度）に応じた受信信号を取得し、該取得した受信信号に基づいてＢモード画像データを生成する。具体的には、まず、第１送受信部３１１が、Ｂモード走査の送信タイミングに応じた送信タイミングに基づいて高電圧パルスからなる送信信号（パルス信号）をラインごとに超音波振動子２１へ送信する。例えば、図３に示すように、超音波振動子２１は、時間ｔ0において一番目の音線を生成するための圧電素子２１１から超音波を送信し、走査方向Ｄsに沿って各圧電素子２１１から順次超音波を送信することによって、時間ｔ4において１フレーム分の超音波送信処理を完了する。このようにして、各圧電素子２１１が超音波を送信することによって、図４に示すようなある深度における位置Ｐ1などの反射体が存在する各深度でピークを有する受信信号をラインごとに得ることができる。ここでいう深度とは、超音波振動子２１の表面から該表面の法線方向の距離（深さ）のことをいう。このような超音波送信処理によって超音波振動子２１が受信した信号は第１送受信部３１１の音線メモリ３１１ｂに格納される。第１信号処理部３１２は、音線メモリ３１１ｂに格納されたエコー信号ごとに、フィルタ処理や検波処理を行なってＢモード用受信データを生成する。Ｂモード走査の送信タイミングは、音線情報として記憶部３６に記憶されている。なお、第１超音波処理部３１は、図３に示す送信タイミングにおいて、パルスの立ち下り、立ち上がりでそれぞれ１ラインの走査を行う。図３では、２０ラインの操作を行うようなパルス信号となっているが、実際には１００～１０００回のライン走査が行われる。また、Ｂモード走査において一つのライン走査では数百マイクロ秒程度要し、１フレーム分のライン走査を行うには数十～数百ミリ秒程度かかる。
　第１画像生成部３１３は、第１信号処理部３１２からＢモード用受信データが入力されると、Ｂモード画像データを生成する。生成されたＢモード画像データは、第１フレームメモリ３１４に格納される。
　これに対し、第２超音波処理部３２は、図３に示すように、Ｂモード走査の送信タイミングに同期した穿刺走査の送信タイミング、かつＢモード走査のフレームレートよりも短いフレームレートで、所定の平面波に応じた受信信号を取得し、該取得した受信信号に基づいて穿刺針画像データを生成する。具体的には、まず、第２送受信部３２１が、穿刺走査の送信タイミングに応じた送信タイミングに基づいて送信信号（パルス信号）を超音波振動子２１へ送信する。例えば、図３に示すように、超音波振動子２１では、時間ｔ1において複数の圧電素子を用いて超音波を平面波として送信することによって、穿刺針画像データの１フレーム分の超音波送信処理を完了する。同様の超音波送信処理を時間ｔ2，ｔ3において間欠的に行うことで、Ｂモード画像データを１フレーム生成するための超音波送信処理の間に、複数フレーム分の穿刺針画像データを生成するための受信信号を取得する。このような超音波送信処理によって反射したエコー信号を超音波振動子２１が受信後、第２信号処理部３２２および第２画像生成部３２３を経て、穿刺針画像データが生成される。
　図５は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置が行う穿刺針画像取得時の超音波エコーに基づく信号の受信パターンの一例を説明する図である。図５では、平面波による１フレーム走査時に受信信号として得られる所定の深度における位置Ｐ2の圧電素子２１１ごとの受信エコー（ローカスメモリ）パターンを示している。超音波振動子２１は、各圧電素子を同時に駆動して、超音波振動子２１の表面の法線方向と直交する平面波であって、二次元的に位相が揃った状態で進行する平面波となるように超音波を送信することで、この法線と直交する平面波を被検体に送信し、被検体の反射体で反射した超音波を受信する。このように、第２送受信部３２１は、第１送受信部３１１によって送信される送信エコーよりも二次元的に広範囲な送信エコーを超音波振動子２１に送信させる。
　ローカスメモリ３２１ｂには、所定の深度における位置ごとに、当該位置から各圧電素子までの距離に応じた遅延量（遅延時間）をもとに抽出されたエコー信号の情報が位置データとして格納される。具体的には、受信したエコー信号に基づく位置Ｐ2の受信強度値を生成する場合、図５に示すように、各圧電素子が受信するエコー信号には、受信タイミングに差（遅延）が発生している（位置Ｐ2からの距離が短い圧電素子が、最も早くエコー信号を受信する）。このため、第２信号処理部３２２は、ローカスメモリ３２１ｂから、位置Ｐ2の位置データを読み出して、該位置データに基づいて遅延量を加味して各圧電素子が受信した受信信号を合成すれば、位置Ｐ2で反射した超音波に基づく受信強度値を生成することができる。このようにして各位置における受信強度値を生成することが可能である。したがって、第２信号処理部３２２が、穿刺針１００が進退動作する位置に応じた複数の位置の受信強度値をもとに、穿刺針用受信データを生成し、第２画像生成部３２３が、この穿刺針用受信データをもとに穿刺針画像データを生成すれば、穿刺針１００の進退方向と平行な面（線）の像が合成され、平面波による穿刺針画像を取得することができる。
　図６は、本実施の形態１に係る超音波内視鏡の挿入部の先端構成の他の例を模式的に示す斜視図である。上述した図２では、リニア型の超音波振動子２１を説明したが、超音波振動子２１が、図６に示すようなコンベックス型の超音波振動子であってもよい。コンベックス型の超音波振動子２１では、超音波振動子２１の表面の法線方向と直交する平面波であって、該法線方向上に位置する圧電素子の送信タイミングを最も遅くして超音波を送信することで、この法線と直交する平面波として超音波を送信することができる。
　図７は、本発明の実施の形態１に係る超音波観測装置が行う穿刺針画像取得時に超音波振動子から送信される超音波を説明する図である。超音波振動子２１は、上述したように各圧電素子の送信タイミングを異ならせて超音波を送信することによって、図７に示すような平面波ＰＷを送信する。この平面波ＰＷは、穿刺針１００の進退方向Ｙ１に対して平行であって、超音波振動子２１から、当該平面波ＰＷと直交する方向（矢印Ｙ２）に、二次元的に位相が揃った状態で進行する。なお、平面波ＰＷは、穿刺針１００の進退方向Ｙ１に対して平行であることが好ましいが、平行でなくてもよい。
　本実施の形態１に係る穿刺走査では、パルスの立ち下りまたは立ち上がり時に、超音波振動子２１が、上述したような平面波ＰＷを送信するとともに、穿刺針１００で反射した超音波エコーを受信する。すなわち、穿刺走査では、Ｂモード走査によって１ライン分のエコー信号を取得する送信処理間で、穿刺針画像データの１フレーム分のエコー信号を取得することができる。この際、穿刺針画像データは、少なくとも穿刺針１００の進退領域を含んでいればよく、例えば、図７に示すような、表示装置４の表示レンジ、穿刺針１００の進入角度で決まる走査領域Ｒの超音波エコーを受信するような平面波ＰＷが送信される。なお、穿刺針１００の像を描出可能であれば、平面波に限らず球面波であってもよい。
　本実施の形態１に係る穿刺走査を行うことで、Ｂモード走査において、ライン走査にかかる時間が、穿刺走査回数分増大することになるが、その増大分は時間にして数十～数百マイクロ秒程度であり、Ｂモード画像データのみを得る場合と比しても、ほぼ同等のフレームレートとみなすことができる。
　第２信号処理部３２２は、平面波ＰＷによる超音波エコーに基づくＲＦデータが入力されると、穿刺針用受信データを生成し、二値化した後に第２画像生成部３２３に出力する。第２画像生成部３２３は、二値化された穿刺針用受信データから穿刺針１００の検出を行い、該穿刺針１００を強調した穿刺針画像データ、または穿刺針１００の像のみを描出した穿刺針画像データを生成する。生成された穿刺針画像データは、第２フレームメモリ３２４に格納される。
　なお、一般的に、平面波ＰＷによる走査や開口合成処理では超音波の強度が小さく、フレーム間で相関処理を行なう必要があるが、本実施の形態１のように、穿刺針１００を検出して描出する場合、穿刺針１００の像が高輝度で描出されるため、フレーム間で相関処理を行なう必要がなく、１フレーム分の走査（一回の平面波ＰＷの送信処理）で穿刺針画像データを生成することができる。
　図８は、本実施の形態１に係る超音波観測装置の制御により得られる超音波画像を説明する図であって、図８の（ａ）は第１超音波処理部３１および第２超音波処理部３２によってそれぞれ生成される画像データを示し、図８の（ｂ）は画像合成処理部３３によって生成される合成画像データを示している。
　図８の（ａ）に示すように、第１超音波処理部３１および第２超音波処理部３２によってそれぞれ生成される画像データを、超音波送信処理の開始順に並べると、あるフレーム（例えば図３の時間ｔP0）におけるＢモード画像データＩＭB1、次いでＢモード画像データＩＭB1のラインデータを取得する際中に送信された平面波ＰＷに応じて生成された穿刺針画像データＩＭN1（例えば図３の時間ｔP1）、穿刺針画像データＩＭN2（例えば図３の時間ｔP2）および穿刺針画像データＩＭN3（例えば図３の時間ｔP3）、次いで、Ｂモード画像データＩＭB1の次のフレームに係るＢモード画像データＩＭB2となる。Ｂモード画像データＩＭB1およびＢモード画像データＩＭB2には、穿刺対象の組織Ｑ１，Ｑ２が描出され（組織Ｑ１，Ｑ２は同一の組織）、穿刺針画像データＩＭN１～穿刺針画像データＩＭN３には、穿刺針１００の超音波像である穿刺針像１０１Ａ～１０１Ｃが描出されている。
　画像合成処理部３３は、Ｂモード画像データＩＭB1と、穿刺針画像データＩＭN１とを合成して、合成画像データＩＭS2を生成する（図８の（ｂ）参照）。画像合成処理部３３は、同様に、Ｂモード画像データＩＭB1と、穿刺針画像データＩＭN2とを合成して、合成画像データＩＭS3を生成する。画像合成処理部３３は、同様に、Ｂモード画像データＩＭB1と、穿刺針画像データＩＭN3とを合成して、合成画像データＩＭS4を生成する。このようにして、時間ｔP1～ｔP3における穿刺針１００の超音波像を含む超音波画像データを取得することができる。なお、時間ｔP0における穿刺画像データは存在しないため、Ｂモード画像データのみからなる画像データを合成後の画像データ（合成画像データＩＭS1）として出力する。また、時間ｔP4についても、この時間に応じた穿刺画像データが存在しないため、Ｂモード画像データＩＭB2と、時間ｔP4における最新の穿刺針画像データである穿刺針画像データＩＭN3とを合成した合成画像データを時間ｔP4における合成後の画像データ（合成画像データＩＭS5）として出力する。
　このようにして、画像合成処理部３３は、Ｂモード画像データのフレームレートよりも短いフレームレートの穿刺針１００の超音波像を含む合成画像データを生成する。これにより、連続したＢモード画像データのフレームレートの間に、組織に対して進退する穿刺針１００を捉えた複数の超音波画像データを生成することができる。
　上述した画像合成処理により生成された合成画像は、制御部３５の制御のもと、記憶部３６に記憶され、表示装置４で表示される。また、超音波観測装置３は、超音波内視鏡２から新たなエコー信号を受信すると、第１フレームメモリ３１４および／または第２フレームメモリ３２４の最新フレームの画像データが更新され、該更新された最新の画像データを用いた画像合成処理を行う。
　以上説明した本実施の形態１によれば、第１超音波処理部３１による１フレームのＢモード画像データを生成するためのライン走査の最中に、第２超音波処理部３２が、平面波ＰＷを送信して穿刺針１００が描出された複数の穿刺針画像データを生成し、画像合成処理部３３が、Ｂモード画像データと穿刺針画像データとを合成することによって、Ｂモード画像データのフレームレートよりも短いフレームレートの穿刺針１００の超音波像を含む合成画像データを生成する。これにより、連続したＢモード画像データのフレームレートの間に、組織に対して進退する穿刺針１００を捉えた複数の超音波画像データが生成され、穿刺針１００を連続的に素早く押し引きした場合であっても、超音波画像の解像度を維持しつつ、穿刺針１００の動きを捉えることができる。
　また、本実施の形態１によれば、第２超音波処理部３２が、平面波ＰＷを送信して穿刺針１００が描出された穿刺針画像データ用の受信信号を取得するようにしたので、Ｂモード走査のようなライン毎に信号を取得する場合と比して、位相合わせを容易に行うことができる。
（実施の形態２）
　図９は、本発明の実施の形態２に係る超音波観測装置を備えた超音波観測システムの構成を示すブロック図である。上述した実施の形態１では、第１超音波処理部３１がＢモード画像データを生成するための処理を行うものとして説明したが、本実施の形態２では、第１超音波処理部３１が、フロー観察モードの画像データを生成する。フロー観察モードでは、血流の有無や、血流量、血流の方向などに関する識別情報がＢモード画像上に重畳されたフロー画像データを表示装置４に表示する。
　本実施の形態２にかかる超音波観測システム１ａは、観測対象である被検体へ超音波を送信し、該被検体で反射された超音波を受信する超音波内視鏡２と、超音波内視鏡２が取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置３ａと、超音波観測装置３ａが生成した超音波画像を表示する表示装置４と、を備える。超音波観測装置３ａは、上述した超音波観測装置３の構成に加え、モード切替部３７を備える。
　モード切替部３７は、入力部３４が、観察モードを切り替える旨のモード切替指示情報を受け付けると、該モード切替指示情報に基づき、観察モードをＢモード画像観察モードまたはフロー観察モードに切り替える。
　モード切替部３７により、観察モードがＢモード画像観察モードに設定された場合は、上述した実施の形態１に係る超音波処理を行う。一方、モード切替部３７により、観察モードがフロー観察モードに設定されると、第１超音波処理部３１は、フロー観察モードに応じた超音波送信処理（後述するＢモード走査およびフローモード走査）を行う。
　図１０は、本実施の形態２に係る超音波観測装置の制御による超音波送信タイミングを説明する図である。なお、本実施の形態２では、Ｂモード走査において、パルスの立ち下り、または立ち上がり時にライン走査を行うものとして説明する。フロー観察モードでは、Ｂモード走査におけるライン走査を行う際、該ライン上の血流情報を取得するため、フローモード用のライン走査を、Ｂモードのフレーム間で行う。図１０に示すフローモード走査では、一つのラインにおいて８回のフローモード用のライン走査を行う。なお、この連続したライン走査により得られ、組をなす複数の信号をパケットといい、ラインごとにパケットが構成される。本実施の形態２に係る超音波送信処理では、例えば、時間ｔ10から時間ｔ11の間で１フレーム分のＢモード走査が終了し、時間ｔ11からフローモード走査を開始する。時間ｔ11から時間ｔ12の間で１フレーム目のフローモード走査における１番目のライン走査（１パケット分の走査）が行われると、次のライン走査の期間に相当する時間ｔ13から時間ｔ14の間に穿刺走査を開始する。穿刺走査後、次の２番目のラインのフローモード走査を開始する。フローモード走査の走査対象ラインは、生成する血流情報に応じて適宜設定される。最後のライン走査が行われると、１フレーム分のフローモード用の受信信号を取得することができる。フローモード走査が終了後、上述した処理を繰り返し、時間ｔ15から時間ｔ16の間で２フレーム目のＢモード走査が開始され、Ｂモード走査終了後、時間ｔ16から時間ｔ17の間で２フレーム目のフローモード走査における１番目のライン走査（１パケット分の走査）が行われる。１番目のライン走査後、次のライン走査の期間に相当する時間ｔ18から時間ｔ19の間に穿刺走査が行われる。なお、穿刺走査は、１フレームのフローモード走査の間に、複数回行われることが好ましい。また、Ｂモード走査中の穿刺走査は、上述した実施の形態１と同様である。
　第１信号処理部３１２は、フローモード用のライン走査により得られた八つの受信信号（１パケット分の受信信号）を用いて、血管における血液の変化量を求める。この際、深度ごとの振幅または強度の変化量に基づいて、血流情報を生成する。なお、フローモード用のライン走査では、各ラインの全深度において振幅や強度を受信して、画像全体の血流情報を取得するものであってもよいし、設定された関心領域（ＲＯＩ）の範囲における血流情報を取得するものであってもよい。
　第１画像生成部３１３は、第１信号処理部３１２によって生成されたＢモード用受信データ、および各深度における血流情報を用いて、Ｂモード画像データ上に、血流情報が重畳されたＢモード画像データ（以下、フローモード画像データという）を生成する。第１画像生成部３１３は、生成したフローモード画像データを第１フレームメモリ３１４に格納する。
　また、第２超音波処理部３２は、図１０に示すように、フローモード走査におけるパケットの間のタイミングで該取得した穿刺走査の受信信号に基づいて穿刺針画像データを生成する。具体的には、まず、第２送受信部３２１が、穿刺走査の送信タイミング（例えば、時間ｔ13、時間ｔ18）に応じた送信タイミングに基づいて送信信号（パルス信号）を超音波振動子２１へ送信する。例えば、時間ｔ13において、各圧電素子から超音波を送信させて平面波を形成し、該平面波を送信することによって、穿刺針画像データの１フレーム分の超音波送信処理を完了する。同様の超音波送信処理を時間ｔ18などにおいて間欠的に行うことで、フローモード走査中に、穿刺画像データを生成するための受信信号を取得するとともに、上述した実施の形態１のようにＢモード画像データを１フレーム生成するための超音波送信処理の間（例えば時間ｔ10から時間ｔ11までの間）に、複数フレーム分の穿刺針画像データを生成するための受信信号を取得する。このような超音波送信処理によって反射したエコー信号を超音波振動子２１が受信後、第２信号処理部３２２および第２画像生成部３２３を経て、穿刺針画像データが生成される。
　画像合成処理部３３は、第１フレームメモリ３１４に記憶されているフローモード画像データと、第２フレームメモリ３２４に記憶されている穿刺針画像データとを合成して、合成画像データを生成する。例えば、図８の（ｂ）に示す合成画像データＩＭS1～ＩＭS4において、それぞれ血流情報が重畳された画像となる。
　上述した画像合成処理により生成された合成画像は、制御部３５の制御のもと、記憶部３６に記憶され、表示装置４で表示される。また、超音波観測装置３ａは、超音波内視鏡２から新たなエコー信号を受信すると、第１フレームメモリ３１４および／または第２フレームメモリ３２４の最新フレームの画像データが更新され、該更新された最新フレームの画像データを用いた画像合成処理を行う。
　以上説明した本実施の形態２によれば、第１超音波処理部３１による１フレームのＢモード画像データ、またはフローモード画像データを生成するための超音波送受信処理の間に、第２超音波処理部３２が、平面波を送信して穿刺針１００が描出された複数の穿刺針画像データを生成するとともに、画像合成処理部３３が、Ｂモード画像データまたはフローモード画像データと穿刺針画像データとを合成することによって、Ｂモード画像データのフレームレートよりも短いフレームレートの穿刺針１００の超音波像を含む合成画像データを生成する。これにより、連続したＢモード画像データのフレームレートの間、またはフローモードのパケット間に、組織に対して進退する穿刺針１００を捉えた複数の超音波画像データが生成され、穿刺針１００を連続的に素早く押し引きした場合であっても、超音波画像の解像度を維持しつつ、穿刺針１００の動きを捉えることができる。
　なお、上述した実施の形態２では、パケットの間のタイミングで穿刺走査を行うものとして説明したが、複数のラインごとにブロックを形成し、各ブロック間でフローモード走査を行う（異なるラインにまたがって一つのパケットを構成する）ターボ走査では、ブロックの間のタイミングで穿刺走査を行う。
（実施の形態３）
　図１１は、本発明の実施の形態３に係る超音波観測装置を備えた超音波観測システムの構成を示すブロック図である。本実施の形態３では、超音波画像内の穿刺針１００の像の存在の有無により、穿刺針画像データの生成を制御する。
　本実施の形態３にかかる超音波観測システム１ｂは、観測対象である被検体へ超音波を送信し、該被検体で反射された超音波を受信する超音波内視鏡２と、超音波内視鏡２が取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置３ｂと、超音波観測装置３ｂが生成した超音波画像を表示する表示装置４と、を備える。超音波観測装置３ｂは、上述した超音波観測装置３の構成に加え、穿刺針検出部３８を備える。
　穿刺針検出部３８は、第１フレームメモリ３１４に記憶されている最新のＢモード画像データを参照し、当該Ｂモード画像データに応じたＢモード画像中に穿刺針１００の像が存在するか否かを判断することによって、穿刺針１００の検出を行う。
　具体的には、穿刺針検出部３８は、Ｂモード画像内において設定されている穿刺針延出位置の値が、周囲の値に対して異なる場合や、所定のコントラスト値よりも大きいコントラスト値を有する場合に、穿刺針１００の像が存在すると判断する。穿刺針検出部３８は、穿刺針１００の像の存在の有無を検出情報として制御部３５に出力する。制御部３５は、穿刺針検出部３８の検出結果に応じて第２超音波処理部３２を動作させるか否かを判断して第２超音波処理部３２を制御する。穿刺針検出部３８により穿刺針１００の像が検出された場合、制御部３５は、第２超音波処理部３２に上述した穿刺針画像データの生成処理を行わせる。
　以上説明した本実施の形態３によれば、上述した実施の形態１に係る効果を得ることができるとともに、超音波画像内に穿刺針１００の像が存在することを検出して、存在する場合に第２超音波処理部３２に穿刺針画像データの生成を行わせるようにしたので、超音波画像内に穿刺針１００の像が存在しない場合の穿刺針画像データの生成に係る演算量を削減することができる。
（実施の形態４）
　図１２は、本発明の実施の形態４に係る超音波観測装置を備えた超音波観測システムの構成を示すブロック図である。本実施の形態４では、外部の入力装置５を介して入力部３４が受け付けた穿刺針１００の使用に係る情報に基づいて、穿刺針画像データの生成および画像の合成処理を行なう。
　本実施の形態４にかかる超音波観測システム１ｃは、観測対象である被検体へ超音波を送信し、該被検体で反射された超音波を受信する超音波内視鏡２と、超音波内視鏡２が取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置３と、超音波観測装置３が生成した超音波画像を表示する表示装置４と、超音波観測装置３に各種情報を入力する入力装置５と、を備える。
　入力装置５は、入力部３４と電気的に接続されるキーボード、マウス、タッチパネル等のユーザインタフェースを用いて実現され、各種情報を入力部３４に入力する。本実施の形態４では、入力装置５は、例えばキーボードの所定のキーを押下することによって、第２超音波処理部３２の機能のイネーブル／ディスイネーブルの選択情報を入力部３４に入力可能である。
　例えば、入力部３４が、入力装置５を介して第２超音波処理部３２の機能をイネーブルとする旨の情報を受け付けると、制御部３５は、第２超音波処理部３２に上述した穿刺針画像データの生成処理を行わせる。これに対し、入力部３４が、入力装置５を介して第２超音波処理部３２の機能をディスイネーブルとする旨の情報を受け付けると、制御部３５は、第２超音波処理部３２に上述した穿刺針画像データの生成処理を行わせないように制御する。
　以上説明した本実施の形態４によれば、上述した実施の形態１に係る効果を得ることができるとともに、入力装置５を介して第２超音波処理部３２が行う穿刺針画像データの生成処理の可否を設定するようにしたので、穿刺針画像データの生成が不要である場合の穿刺針画像データの生成に係る演算量を削減することができる。
　ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は、上述した実施の形態によってのみ限定されるべきものではない。例えば、超音波観測装置において、各機能を有する回路同士をバスで接続することによって構成してもよいし、一部の機能が他の機能の回路構造に内蔵されるように構成してもよい。
　また、本実施の形態では、超音波プローブとしてライトガイド等の光学系を有する超音波内視鏡を用いて説明したが、超音波内視鏡２に限らず、撮像光学系および撮像素子を有しない超音波プローブであってもよい。さらに、超音波プローブとして、光学系のない細径の超音波ミニチュアプローブを適用してもよい。超音波ミニチュアプローブは、通常、胆道、胆管、膵管、気管、気管支、尿道、尿管へ挿入され、その周囲臓器（膵臓、肺、前立腺、膀胱、リンパ節等）を観察する際に用いられる。
　また、超音波プローブとして、被検体の体表から超音波を照射する体外式超音波プローブを適用してもよい。体外式超音波プローブは、通常、腹部臓器（肝臓、胆嚢、膀胱）、乳房（特に乳腺）、甲状腺を観察する際に体表に直接接触させて用いられる。
　また、超音波振動子は、リニア振動子でもラジアル振動子でもコンベックス振動子でも構わない。超音波振動子がリニア振動子である場合、その走査領域は矩形（長方形、正方形）をなし、超音波振動子がラジアル振動子やコンベックス振動子である場合、その走査領域は扇形や円環状をなす。また、超音波内視鏡は、超音波振動子をメカ的に走査させるものであってもよいし、超音波振動子として複数の素子をアレイ状に設け、送受信にかかわる素子を電子的に切り替えたり、各素子の送受信に遅延をかけたりすることで、電子的に走査させるものであってもよい。
　このように、本発明は、特許請求の範囲に記載した技術的思想を逸脱しない範囲内において、様々な実施の形態を含みうるものである。
　以上のように、本発明にかかる超音波観測装置は、穿刺針を連続的に素早く押し引きした場合であっても、超音波画像の解像度を維持しつつ、穿刺針の動きを捉えるのに有用である。
　１　超音波観測システム
　２　超音波内視鏡
　３　超音波観測装置
　４　表示装置
　５　入力装置
　２１　超音波振動子
　３１　第１超音波処理部
　３２　第２超音波処理部
　３３　画像合成処理部
　３４　入力部
　３５　制御部
　３６　記憶部
　３７　モード切替部
　３８　穿刺針検出部
　３１１　第１送受信部
　３１１ａ　第１信号増幅部
　３１１ｂ　音線メモリ
　３１２　第１信号処理部
　３１３　第１画像生成部
　３１４　第１フレームメモリ
　３２１　第２送受信部
　３２１ａ　第２信号増幅部
　３２１ｂ　ローカスメモリ
　３２２　第２信号処理部
　３２３　第２画像生成部
　３２４　第２フレームメモリ

Claims (7)

  1. 　観測対象に対して送信した超音波が前記観測対象によって反射された超音波エコーを電気信号に変換したエコー信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置であって、
    　前記観測対象への超音波の送受信処理を制御するとともに、該送受信処理によって得られたエコー信号に基づいて第１の画像データを生成する第１超音波処理部と、
    　前記第１超音波処理部による送受信処理とは異なるタイミング、かつ第１超音波処理部のフレームレートよりも短いフレームレートの走査方式によって前記観測対象への超音波の送受信処理を制御するとともに、該送受信処理によって得られたエコー信号に基づいて第２の画像データを生成する第２超音波処理部と、
    　前記第１超音波処理部が生成した前記第１の画像データ、および前記第２超音波処理部が生成した前記第２の画像データを合成して、表示用の画像データを生成する画像合成処理部と、
    　を備えたことを特徴とする超音波観測装置。
  2. 　前記第２超音波処理部は、前記第１超音波処理部が前記第１の画像データのうち１フレーム分に相当するエコー信号を取得する間に、複数の前記第２の画像データを生成することを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
  3. 　前記第１超音波処理部は、前記超音波を送受信して前記エコー信号を出力する超音波プローブに対し、所定の方向に延びるラインごとに走査する第１の送信エコーを生成させる送信信号を出力し、
    　前記第２超音波処理部は、前記超音波プローブに対し、前記第１の送信エコーよりも広範囲な第２の送信エコーを生成させる送信信号を出力する
    ことを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
  4. 　前記第２の送信エコーは、二次元的に位相が揃った平面波であることを特徴とする請求項３に記載の超音波観測装置。
  5. 　前記第２超音波処理部が行う前記第２の画像データの生成処理は、画像強調処理を含むことを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
  6. 　前記第１の画像データをもとに、当該第１の画像データに応じた画像内における前記第２の画像データの描出対象の存在を検出する検出部と、
    　前記検出部の検出結果に応じて前記第２超音波処理部を動作させるか否かを制御する制御部と、
    　をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の超音波観測装置。
  7. 　前記第１および第２の画像データは、各々が、同一の前記超音波プローブにより得られた前記エコー信号に基づき生成されることを特徴とする請求項３に記載の超音波観測装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019215626A1 (de) 2018-10-15 2020-05-20 Fanuc Corporation Numerische Steuervorrichtung

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112654294B (zh) * 2018-09-14 2022-12-20 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 一种血管位置的显示方法和超声成像系统
CN112638278A (zh) * 2018-09-25 2021-04-09 泰尔茂株式会社 超声波诊断装置及脉冲信号发送器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006314689A (ja) * 2005-05-16 2006-11-24 Toshiba Corp 超音波診断装置及び超音波診断装置制御プログラム
JP2014028128A (ja) * 2012-06-25 2014-02-13 Toshiba Corp 超音波診断装置及び画像処理方法
JP2015027346A (ja) * 2013-07-30 2015-02-12 富士フイルム株式会社 超音波診断装置、超音波診断方法、及び超音波診断プログラム

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008012150A (ja) * 2006-07-07 2008-01-24 Toshiba Corp 超音波診断装置、及び超音波診断装置の制御プログラム
CA2688531A1 (en) * 2007-06-01 2008-12-11 Imacor Llc Temperature management for ultrasound imaging at high frame rates
JP2012165893A (ja) * 2011-02-15 2012-09-06 Fujifilm Corp 超音波診断装置および超音波画像生成方法
CN102727257B (zh) * 2011-03-31 2016-08-03 通用电气公司 穿刺针可视化方法和装置
KR102070262B1 (ko) * 2012-11-29 2020-03-02 삼성전자주식회사 초음파 프로브 장치 및 그의 제어 방법
JP6301113B2 (ja) * 2013-11-19 2018-03-28 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 超音波診断装置及び超音波診断装置用のプログラム
US20170020487A1 (en) * 2013-11-29 2017-01-26 Alpinion Medical Systems Co., Ltd. Method and apparatus for compounding ultrasonic images

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006314689A (ja) * 2005-05-16 2006-11-24 Toshiba Corp 超音波診断装置及び超音波診断装置制御プログラム
JP2014028128A (ja) * 2012-06-25 2014-02-13 Toshiba Corp 超音波診断装置及び画像処理方法
JP2015027346A (ja) * 2013-07-30 2015-02-12 富士フイルム株式会社 超音波診断装置、超音波診断方法、及び超音波診断プログラム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019215626A1 (de) 2018-10-15 2020-05-20 Fanuc Corporation Numerische Steuervorrichtung

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