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技術 超音波診断装置

出願人 株式会社東芝キヤノンメディカルシステムズ株式会社
発明者 山形仁
出願日 2009年3月18日 (10年4ヶ月経過) 出願番号 2009-065397
公開日 2010年1月28日 (9年5ヶ月経過) 公開番号 2010-017527
状態 特許登録済
技術分野 超音波診断装置
主要キーワード Nチャンネル 所望断面 所定断面 所定スライス 表示断面 Bモード ニードルガイド 自己相関演算器
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重要な関連分野

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図面 (15)

課題

安全かつ正確な穿刺支援する超音波診断装置を提供する。

解決手段

患者治療対象部位150を含む3次元領域に対し、先ず、超音波プローブ3に装着された穿刺アダプタニードルガイドに沿って刺入される穿刺針15の刺入方向が含まれた断面(穿刺断面)を基準として、スライス厚d1を有する穿刺針走査領域R1を設定し、次いで、穿刺断面に略垂直なy方向において穿刺針走査領域R1に隣接したスライス厚d2を有する2つの治療対象走査領域R2(R21及びR22)を設定する。そして、超音波を用いた第1の3次元走査によって取得された治療対象走査領域R2におけるボリュームデータと、第1の3次元走査より低いボリュームレートで行われた第2の3次元走査によって取得された穿刺針走査領域R1におけるボリュームデータとに基づいて、穿刺支援を目的とした画像データの生成を行なう。

概要

背景

3大疾患の1つである癌疾患死亡率は年々増加の一途にあり、この癌疾患に対する早期診断及び治療が強く望まれている。例えば、肝癌の割合は癌疾患のなかで約10%を占めており、その数は増加の傾向にある。一方、超音波診断装置MRI装置、及びX線CT装置などの医用画像診断装置の技術進歩は目覚しく、医用画像診断装置は、上述の肝癌をはじめとする各種の癌疾患の早期発見に必要不可欠なものとなってきている。

特に、高速回転ヘリカルスキャンと64列等の多列検出器とを組み合わせたX線CT装置による3次元撮像法が実用化されている。また、傾斜磁場系、高周波磁場系及びRFコイル系の性能向上により、高速撮像が可能となったMRI装置による3次元撮像法が実用化されている。これらの3次元撮像法によって得られるボリュームレンダリング画像データなどを観察することにより、その診断能は、従来の2次元撮像法と比較して著しく向上している。

一方、超音波診断装置は、超音波プローブ体表に接触させるだけの簡単な操作で、2次元画像データによるリアルタイム観測を可能にする。さらに、振動素子が1次元的に配列された超音波プローブを用いて、振動素子を機械的に揺動させることで、3次元的なBモード画像データやカラードプラ画像データをリアルタイムに取得する方法が開発されている。また、振動素子が2次元的に配列された所謂2次元アレイプローブにより、3次元的なBモード画像データやカラードプラ画像データをリアルタイムに取得する方法が開発されている。

ところで、上述の肝癌の治療法として、(a)肝動脈抗ガン剤注入療法、(b)肝動脈塞栓術(Transcatheter Arterial Embolization;TAE)、(c)低侵襲治療法、(d)開腹手術等が一般に行われている。近年では、手技が簡単で、しかも患者への負担が少ない低侵襲治療法が特に注目されている。この低侵襲治療法には、PEIT経皮エタノール注入法:Percutaneous Ethanol Injection Technique)やマイクロ波焼灼法がある。これらの治療法において使用される穿刺針の患者への挿入は、リアルタイム表示される画像の観察下にて行なわれる。

また、最近では、焼灼治療法の一つとしてRFA高周波焼灼法:Radio Frequency Ablation)が脚光を浴び始め、既に臨床適用が開始されている。このRFAでは単一針であるCool Tipや、複数展開針のRITAが穿刺針として用いられている。腫瘍に対する穿刺針の挿入は、通常、画像の観察下にて体表面から経皮的に行われるが、腹腔鏡による肝表面の観察下にて行われることもある。また、穿刺針の挿入は、肝表面に配置した専用小型超音波プローブによって取得した超音波画像の観察下にて行われることもある。

超音波診断装置によってリアルタイムに取得される2次元画像データの観察下にて上述の穿刺治療を行なうことにより、その治療効率と治療に対する安全性とが、飛躍的に向上している。さらに、近年では、3次元画像の観察下で行なわれる各種の穿刺治療法が提案されている(例えば、特許文献1及び特許文献2)。

概要

安全かつ正確な穿刺支援する超音波診断装置を提供する。患者の治療対象部位150を含む3次元領域に対し、先ず、超音波プローブ3に装着された穿刺アダプタニードルガイドに沿って刺入される穿刺針15の刺入方向が含まれた断面(穿刺断面)を基準として、スライス厚d1を有する穿刺針走査領域R1を設定し、次いで、穿刺断面に略垂直なy方向において穿刺針走査領域R1に隣接したスライス厚d2を有する2つの治療対象走査領域R2(R21及びR22)を設定する。そして、超音波を用いた第1の3次元走査によって取得された治療対象走査領域R2におけるボリュームデータと、第1の3次元走査より低いボリュームレートで行われた第2の3次元走査によって取得された穿刺針走査領域R1におけるボリュームデータとに基づいて、穿刺支援を目的とした画像データの生成を行なう。

目的

この発明は上記の問題点を解決するものであり、患者に対する超音波の3次元走査によって得られた画像データの観察下において、当該患者に対する穿刺針の刺入を行なう場合に、治療対象臓器を表す画像データと、この画像データより時間分解能に優れる穿刺針及び穿刺針の周辺を表す画像データとを、略同時に取得することが可能な超音波診断装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
3件
牽制数
0件

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請求項1

穿刺針を用いた検査又は治療対象部位に対する超音波の3次元走査によって得られたボリュームデータに基づいて、画像データを生成する超音波診断装置であって、前記対象部位に対し前記穿刺針の刺入方向を含む第1の3次元走査領域と、前記第1の3次元走査領域に隣接した1つ又は複数からなる第2の3次元走査領域とを設定し、前記第1の3次元走査領域及び前記第2の3次元走査領域に対する3次元走査を制御する走査制御手段と、前記3次元走査により前記第1の3次元走査領域及び前記第2の3次元走査領域から得られた受信信号に基づいてボリュームデータを生成するボリュームデータ生成手段と、前記ボリュームデータを処理することで画像データを生成する画像データ生成手段と、前記画像データを表示する表示手段と、を備え、前記走査制御手段は、前記第2の3次元走査領域より高いボリュームレートで、前記第1の3次元走査領域を3次元走査するための制御を行なうことを特徴とする超音波診断装置。

請求項2

穿刺針を用いた検査又は治療の対象部位に対する超音波の3次元走査によって得られたボリュームデータに基づいて、画像データを生成する超音波診断装置であって、前記対象部位に対し前記穿刺針の刺入方向を含む第1の3次元走査領域と、前記第1の3次元走査領域に隣接した1つ又は複数からなる第2の3次元走査領域とを設定し、前記第1の3次元走査領域及び前記第2の3次元走査領域に対する3次元走査を制御する走査制御手段と、前記3次元走査により前記第1の3次元走査領域及び前記第2の3次元走査領域から得られた受信信号に基づいてボリュームデータを生成するボリュームデータ生成手段と、前記ボリュームデータを処理することで画像データを生成する画像データ生成手段と、前記画像データを表示する表示手段と、を備え、前記走査制御手段は、前記第2の3次元走査領域より高い走査線密度で前記第1の3次元走査領域を走査するための制御を行なうことを特徴とする超音波診断装置。

請求項3

前記走査制御手段は、前記第2の3次元走査領域より高いボリュームレートで前記第1の3次元走査領域を3次元走査するための制御を行うとともに、前記第2の3次元走査領域より高い走査線密度で前記第1の3次元走査領域を走査するための制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。

請求項4

前記走査制御手段は、前記穿刺針の刺入方向が含まれる穿刺断面を基準とした所定スライス厚の穿刺針走査領域を、前記第1の3次元走査領域として設定し、前記穿刺断面の法線方向において前記穿刺針走査領域に隣接する所定スライス厚の治療対象走査領域を、前記第2の3次元走査領域として設定することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の超音波診断装置。

請求項5

前記画像データ生成手段は、前記第1の3次元走査領域において取得されたボリュームデータ、又は、前記第1の3次元走査領域と前記第2の3次元走査領域とにおいて取得されたボリュームデータを処理することで、MPR画像データスラブMPR画像データ、スラブMIP画像データ及び3次元画像データの少なくとも何れかを生成することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の超音波診断装置。

請求項6

前記画像データ生成手段は、前記第1の3次元走査領域において取得された前記ボリュームデータの平均ボクセル値を、前記穿刺針の刺入方向が含まれる穿刺断面の法線方向に対して算出することにより、前記スラブMPR画像データ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。

請求項7

前記画像データ生成手段は、前記第1の3次元走査領域において取得された前記ボリュームデータの最大ボクセル値を、前記穿刺針の刺入方向が含まれる穿刺断面の法線方向に対して抽出することにより、前記スラブMIP画像データ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。

請求項8

前記画像データ生成手段は、前記第1の3次元走査領域において取得されたボリュームデータと前記第2の3次元走査領域において取得されたボリュームデータとを合成し、前記画像データ生成手段は、前記合成されたボリュームデータをレンダリング処理することで前記3次元画像データ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。

請求項9

前記画像データ生成手段は、前記第1の3次元走査領域において取得されたボリュームデータと前記第2の3次元走査領域において取得されたボリュームデータとを合成し、前記画像データ生成手段は、前記合成されたボリュームデータの所定断面におけるボクセル値を抽出して前記MPR画像データ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。

請求項10

前記スラブMPR画像データ又は前記スラブMIP画像データを用いて前記合成されたボリュームデータに対し表示断面を設定する表示断面設定手段を更に備え、前記画像データ生成手段は、前記合成されたボリュームデータの前記表示断面におけるボクセル値を抽出して前記MPR画像データを生成することを特徴とする請求項9に記載の超音波診断装置。

請求項11

前記表示断面設定手段は、前記穿刺針の刺入方向が含まれるスラブ断面に直交する1つ又は複数の前記MPR断面を設定することを特徴とする請求項10に記載の超音波診断装置。

技術分野

0001

この発明は、穿刺針を用いた治療検査支援するための画像を生成する超音波診断装置に関する。

背景技術

0002

3大疾患の1つである癌疾患死亡率は年々増加の一途にあり、この癌疾患に対する早期診断及び治療が強く望まれている。例えば、肝癌の割合は癌疾患のなかで約10%を占めており、その数は増加の傾向にある。一方、超音波診断装置、MRI装置、及びX線CT装置などの医用画像診断装置の技術進歩は目覚しく、医用画像診断装置は、上述の肝癌をはじめとする各種の癌疾患の早期発見に必要不可欠なものとなってきている。

0003

特に、高速回転ヘリカルスキャンと64列等の多列検出器とを組み合わせたX線CT装置による3次元撮像法が実用化されている。また、傾斜磁場系、高周波磁場系及びRFコイル系の性能向上により、高速撮像が可能となったMRI装置による3次元撮像法が実用化されている。これらの3次元撮像法によって得られるボリュームレンダリング画像データなどを観察することにより、その診断能は、従来の2次元撮像法と比較して著しく向上している。

0004

一方、超音波診断装置は、超音波プローブ体表に接触させるだけの簡単な操作で、2次元画像データによるリアルタイム観測を可能にする。さらに、振動素子が1次元的に配列された超音波プローブを用いて、振動素子を機械的に揺動させることで、3次元的なBモード画像データやカラードプラ画像データをリアルタイムに取得する方法が開発されている。また、振動素子が2次元的に配列された所謂2次元アレイプローブにより、3次元的なBモード画像データやカラードプラ画像データをリアルタイムに取得する方法が開発されている。

0005

ところで、上述の肝癌の治療法として、(a)肝動脈抗ガン剤注入療法、(b)肝動脈塞栓術(Transcatheter Arterial Embolization;TAE)、(c)低侵襲治療法、(d)開腹手術等が一般に行われている。近年では、手技が簡単で、しかも患者への負担が少ない低侵襲治療法が特に注目されている。この低侵襲治療法には、PEIT経皮エタノール注入法:Percutaneous Ethanol Injection Technique)やマイクロ波焼灼法がある。これらの治療法において使用される穿刺針の患者への挿入は、リアルタイム表示される画像の観察下にて行なわれる。

0006

また、最近では、焼灼治療法の一つとしてRFA高周波焼灼法:Radio Frequency Ablation)が脚光を浴び始め、既に臨床適用が開始されている。このRFAでは単一針であるCool Tipや、複数展開針のRITAが穿刺針として用いられている。腫瘍に対する穿刺針の挿入は、通常、画像の観察下にて体表面から経皮的に行われるが、腹腔鏡による肝表面の観察下にて行われることもある。また、穿刺針の挿入は、肝表面に配置した専用小型超音波プローブによって取得した超音波画像の観察下にて行われることもある。

0007

超音波診断装置によってリアルタイムに取得される2次元画像データの観察下にて上述の穿刺治療を行なうことにより、その治療効率と治療に対する安全性とが、飛躍的に向上している。さらに、近年では、3次元画像の観察下で行なわれる各種の穿刺治療法が提案されている(例えば、特許文献1及び特許文献2)。

先行技術

0008

特開2007−125169号公報
特開2007−215672号公報

発明が解決しようとする課題

0009

超音波診断装置によってリアルタイムで取得される3次元画像データの観察下で穿刺治療を行なう特許文献1又は特許文献2に係る方法によれば、穿刺針の刺入方向や先端部位置等を3次元的に把握することができる。そのため、治療対象部位に対する穿刺針の刺入精度は、2次元画像データの観察下で行なう穿刺治療の場合と比較して更に向上させることができる。

0010

しかしながら、高い空間分解能と高い時間分解能リアルタイム性)とを同時に満たした、広範囲を表す3次元画像データを取得することは困難である。従って、上述の従来技術に係る方法では、肝癌等が含まれる比較的広い治療対象部位を表す画像データと、この治療対象部位に対して刺入される穿刺針及び穿刺針の周辺を表す画像データとを取得する場合に、高い空間分解能が要求される治療対象部位を表す画像データと、穿刺針先端部を追尾するために高い時間分解能と高い空間分解能とが要求される穿刺針及び穿刺針の周辺を表す画像データとを、同時に取得することが困難であった。

0011

この発明は上記の問題点を解決するものであり、患者に対する超音波の3次元走査によって得られた画像データの観察下において、当該患者に対する穿刺針の刺入を行なう場合に、治療対象臓器を表す画像データと、この画像データより時間分解能に優れる穿刺針及び穿刺針の周辺を表す画像データとを、略同時に取得することが可能な超音波診断装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0012

請求項1に記載の発明は、穿刺針を用いた検査又は治療の対象部位に対する超音波の3次元走査によって得られたボリュームデータに基づいて、画像データを生成する超音波診断装置であって、前記対象部位に対し前記穿刺針の刺入方向を含む第1の3次元走査領域と、前記第1の3次元走査領域に隣接した1つ又は複数からなる第2の3次元走査領域とを設定し、前記第1の3次元走査領域及び前記第2の3次元走査領域に対する3次元走査を制御する走査制御手段と、前記3次元走査により前記第1の3次元走査領域及び前記第2の3次元走査領域から得られた受信信号に基づいてボリュームデータを生成するボリュームデータ生成手段と、前記ボリュームデータを処理することで画像データを生成する画像データ生成手段と、前記画像データを表示する表示手段と、を備え、前記走査制御手段は、前記第2の3次元走査領域より高いボリュームレートで、前記第1の3次元走査領域を3次元走査するための制御を行なうことを特徴とする超音波診断装置である。
また、請求項2に記載の発明は、穿刺針を用いた検査又は治療の対象部位に対する超音波の3次元走査によって得られたボリュームデータに基づいて、画像データを生成する超音波診断装置であって、前記対象部位に対し前記穿刺針の刺入方向を含む第1の3次元走査領域と、前記第1の3次元走査領域に隣接した1つ又は複数からなる第2の3次元走査領域とを設定し、前記第1の3次元走査領域及び前記第2の3次元走査領域に対する3次元走査を制御する走査制御手段と、前記3次元走査により前記第1の3次元走査領域及び前記第2の3次元走査領域から得られた受信信号に基づいてボリュームデータを生成するボリュームデータ生成手段と、前記ボリュームデータを処理することで画像データを生成する画像データ生成手段と、前記画像データを表示する表示手段と、を備え、前記走査制御手段は、前記第2の3次元走査領域より高い走査線密度で前記第1の3次元走査領域を走査するための制御を行なうことを特徴とする超音波診断装置である。

発明の効果

0013

この発明によると、超音波の3次元走査によって得られた画像データの観察下にて当該患者に対する穿刺針の刺入を行なう際、治療対象臓器を表す画像データと、この画像データより時間分解能に優れる穿刺針及び穿刺針の周辺を表す画像データとを略同時に取得することが可能となる。このため、検査対象臓器又は治療対象臓器の所望位置に対する穿刺針の正確な刺入が容易になる。そのことにより、穿刺針を用いた検査又は治療における安全性や効率が向上し、操作者や患者に対する負担を軽減することが可能となる。

図面の簡単な説明

0014

この発明の実施形態に係る超音波診断装置を示すブロック図である。
この実施形態に係る超音波診断装置が備える送受信部を示すブロック図である。
この実施形態に係る超音波プローブにおける座標と送受信方向との関係を示す図である。
この実施形態に係る治療対象走査領域及び穿刺針走査領域を示す図である。
この実施形態に係る超音波診断装置が備える受信信号処理部を示すブロック図である。
この実施形態に係る超音波診断装置が備えるボリュームデータ生成部及び画像データ生成部を示すブロック図である。
画像データが生成される断面と、この実施形態に係る表示データ生成部によって生成された表示用データの具体例とを示す図である。
この実施形態に係る穿刺針走査領域及び治療対象走査領域に対する3次元走査の順序と、ボリュームデータの更新タイミングとを示すタイムチャートである。
この実施形態に係る超音波診断装置において、穿刺支援を目的とした画像データの生成及び画像の表示の手順を示すフローチャートである。
この実施形態において設定される治療対象走査領域及び穿刺針走査領域の変形例を示す図である。
この実施形態に係る穿刺針走査領域及び治療対象走査領域に対する3次元走査の順序の変形例を示す図である。
この実施形態に係る超音波診断装置が備えるセクタスキャン対応の超音波プローブにおける振動素子の配列を示す図である。
穿刺針走査領域と治療対象走査領域とにおける超音波の走査線密度を示す図である。
この実施形態に係る超音波診断装置が備えるコンベックススキャン対応又はリニア対応の超音波プローブにおける振動素子の配列を示す図である。

実施例

0015

以下、図面を参照して、この発明の実施形態に係る超音波診断装置を説明する。

0016

以下に述べるこの発明の実施形態では、患者の治療対象部位を含む3次元領域に対し、先ず、超音波プローブに装着された穿刺アダプタニードルガイドに沿って刺入される穿刺針の刺入方向が含まれる断面(以下、「穿刺断面」と称する場合がある)を基準として、所定スライス厚を有する穿刺針走査領域を設定する。次いで、穿刺断面に略垂直なy方向(法線方向)において、穿刺針走査領域に隣接した所定スライス厚の治療対象走査領域を設定する。そして、超音波を用いた第1の3次元走査によって取得された穿刺針走査領域におけるボリュームデータと、第1の3次元走査より低いボリュームレートで行われた第2の3次元走査によって取得された治療対象走査領域を表すボリュームデータと、に基づいて穿刺支援を目的とした画像データを生成する。

0017

尚、以下では、穿刺針を用いた治療(穿刺治療)を支援する超音波診断装置について述べるが、穿刺針を用いた検査を支援する超音波診断装置であっても構わない。

0018

(装置の構成)
この実施形態に係る超音波診断装置について、図1から図8を用いて説明する。但し、図1は、超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。また、図2図5及び図6は、この超音波診断装置が備えた送受信部、受信信号処理部及びボリュームデータ生成部/画像データ生成部の具体的な構成を示すブロック図である。

0019

図1に示すこの実施形態に係る超音波診断装置100は、超音波プローブ3と、送受信部2と、受信信号処理部4と、ボリュームデータ生成部5とを備えている。超音波プローブ3は、複数の振動素子を備えている。複数の振動素子は、患者の治療対象部位を含む3次元領域に対して超音波パルス送信超音波)を送信し、治療対象部位から得られた超音波反射波受信超音波)を電気信号(受信信号)に変換する。送受信部2は、3次元領域の所定方向に対して超音波パルスを送信するための駆動信号を超音波プローブ3の振動素子に供給し、これらの振動素子から得られた複数チャンネルの受信信号を整相加算する。受信信号処理部4は、整相加算後の受信信号を処理することで、Bモードデータ又はカラードプラデータを生成する。ボリュームデータ生成部5は、治療対象部位に対する3次元走査によって得られたBモードデータ又はカラードプラデータを、超音波の送受信方向に対応させて配列することで、3次元データ(ボリュームデータ)を生成する。

0020

また、超音波診断装置100は、画像データ生成部6と、表示データ生成部8と、表示部9と、穿刺アダプタ10と、走査制御部11と、入力部12と、システム制御部13とを備えている。

0021

画像データ生成部6は、上述のボリュームデータに基づいてMPR(Multi−Planar−Reconstruction)画像データやMIP(Maximum Intensity Projection)画像データ等の2次元画像データや、ボリュームレンダリング画像データ等の3次元画像データを生成する。表示データ生成部8は、上述の各種画像データを用いて表示用データを生成する。表示部9は、表示データ生成部8によって生成された表示用データを表示する。穿刺アダプタ10は、穿刺針15の刺入方向をガイドするために超音波プローブ3に装着されている。走査制御部11は、穿刺針15の刺入方向を含む穿刺針走査領域と、この穿刺針走査領域に隣接した2つの治療対象走査領域とを当該治療対象部位に対して設定し、これらの走査領域に対する超音波の3次元走査を制御する。入力部12は、患者情報の入力、ボリュームデータ生成条件の設定、画像データ生成条件の設定、画像データ表示条件の設定、穿刺針走査領域及び治療対象走査領域に対するスライス厚の設定、ボリュームデータに対する表示断面の設定、後述のスラブMPR画像データ又はスラブMIP画像データのスラブ厚の設定、各種コマンド信号の入力等を行なう。システム制御部13は、超音波診断装置100が備える上述の各ユニットを統括的に制御する。以下に、この実施形態に係る超音波診断装置100が備えている各ユニットの具体例について説明する。

0022

図1の超音波プローブ3は、2次元的に配列された図示しないN個の振動素子をその先端部に有し、これら振動素子の各々は、Nチャンネル多芯ケーブルを介して送受信部2の入出力端子に接続されている。振動素子は電気音響変換素子であり、超音波の送信時には電気パルス(駆動信号)を超音波パルス(送信超音波)に変換し、超音波の受信時には超音波反射波(受信超音波)を電気的な受信信号に変換する機能を有している。また、穿刺アダプタ10が、例えば、超音波プローブ3の側面に装着されている。穿刺アダプタ10は、治療対象部位に対する穿刺針15の刺入方向をガイドする図示しないニードルガイドを備えている。すなわち、穿刺治療に好適な穿刺アダプタ10のニードルガイドに沿って穿刺針15を刺入することにより、この穿刺針15の刺入方向を含む穿刺針走査領域を容易に設定することができる。

0023

尚、超音波プローブ3には、セクタスキャン対応の超音波プローブ、リニアスキャン対応の超音波プローブ、及び、コンベックススキャン対応の超音波プローブなどがある。操作者は、診断部位に応じて任意の超音波プローブを選択することができる。この実施形態では、N個の振動素子が2次元的に配列されているセクタスキャン用の超音波プローブ3を用いた場合について述べる。

0024

次に、図2に示す送受信部2は、送信部21と受信部22とを備えている。送信部21は、患者に対して送信超音波を放射するための駆動信号を、超音波プローブ3に設けられたN個の振動素子に供給する。受信部22は、振動素子から得られたNチャンネルの受信信号を整相加算(位相合わせして加算)する。

0025

送信部21は、レーパルス発生器211と、送信遅延回路212と、駆動回路213とを備えている。レートパルス発生器211は、送信超音波の繰り返し周期を決定するレートパルスを、システム制御部13から供給される基準信号分周することによって生成する。送信遅延回路212は、Nチャンネルの独立な遅延回路を備えている。送信遅延回路212は、送信において細いビーム幅を得るために、所定の深さに送信超音波を集束するための遅延時間(集束用遅延時間)と、所定の送受信方向(θp、φq)に送信超音波を放射するための遅延時間(偏向用遅延時間)と、を前記レートパルスに与える。そして、Nチャンネルの独立な駆動回路213は、超音波プローブ3に内蔵されたN個の振動素子を駆動するための駆動パルスを、前記レートパルスに基づいて生成する。

0026

一方、受信部22は、Nチャンネルから構成されるプリアンプ221、A/D変換器222及び受信遅延回路223と、加算器224とを備えている。プリアンプ221は、上述の振動素子によって電気信号に変換された微小な受信信号を増幅することで十分なS/Nを確保する。このプリアンプ221において増幅されたNチャンネルの受信信号は、A/D変換器222にてデジタル信号に変換される。

0027

受信遅延回路223は、所定の深さからの超音波反射波を集束するための集束用遅延時間と、所定の送受信方向(θp、φq)に対して強い受信指向性を設定するための偏向用遅延時間とを、A/D変換器222から出力されるNチャンネルの受信信号の各々に与える。加算器224は、これら受信遅延回路223から供給される受信信号を加算して合成する。すなわち、受信遅延回路223と加算器224とにより、所定方向から得られた受信信号は整相加算される。

0028

図3は、超音波プローブ3の中心軸をz軸とした直交座標系(x−y−z)に対する超音波の送受信方向(θp、φq)の関係を示す。例えば、N個の振動素子がx軸方向及びy軸方向に2次元的に配列された場合、角度θpはx−z平面に投影された送受信方向を示し、角度φqはy−z平面に投影された送受信方向を示している。そして、走査制御部11から供給される走査制御信号に従って、送信部21の送信遅延回路212と受信部22の受信遅延回路223とにおける遅延時間が制御され、穿刺針走査領域及び治療対象走査領域の各々に対する3次元走査が、異なる頻度で繰り返し行なわれる。

0029

次に、当該患者の3次元領域に対して設定される穿刺針走査領域及び治療対象走査領域について、図4を用いて説明する。

0030

この場合、治療対象部位150を含む3次元領域に対し、先ず、図示しないニードルガイドに沿って刺入される穿刺針15の刺入方向を含むスライス厚d1の領域が、穿刺針走査領域R1として設定される。次いで、穿刺針走査領域R1の中心断面(スラブ断面)に略垂直なy方向において、穿刺針走査領域R1に隣接したスライス厚d2を有する2つの治療対象走査領域R2(治療対象走査領域R21及びR22)が設定される。

0031

具体的には、穿刺針走査領域R1に対する3次元走査によって取得された画像データ(例えば、後述の2次元画像データや3次元画像データ)の観察下にて、治療対象部位150の穿刺位置と穿刺針15の刺入方向とが一致するように、超音波プローブ3の位置や方向が患者の体表面上で調整される。これらの調整により、治療対象部位150に対する穿刺針走査領域R1が設定される。

0032

そして、上述の穿刺針走査領域R1と治療対象走査領域R2とに対する3次元走査に際し、治療対象部位150に対して穿刺針15が刺入される穿刺針走査領域R1では、治療対象走査領域R2より高いボリュームレート(時間分解能)で3次元走査が行なわれる。

0033

次に、図5に示す受信信号処理部4は、Bモードデータ生成部41と、ドプラ信号検出部42と、カラードプラデータ生成部43とを備えている。Bモードデータ生成部41は、受信部22の加算器224から出力された受信信号を信号処理することで、Bモードデータを生成する。ドプラ信号検出部42は、前記受信信号を直交検波することでドプラ信号を検出する。カラードプラデータ生成部43は、検出されたドプラ信号に基づいて、血管内の血流情報を反映したカラードプラデータを生成する。

0034

Bモードデータ生成部41は、包絡線検波器411と、対数変換器412とを備えている。包絡線検波器411は、受信部22の加算器224から供給された整相加算後の受信信号の包絡線検波する。対数変換器412は、包絡線が検波された後の受信信号を対数変換することで、Bモードデータを生成する。但し、包絡線検波器411と対数変換器412とは、順序を入れ替えて構成してもよい。

0035

ドプラ信号検出部42は、π/2移相器421、ミキサ422−1及び422−2、LPF低域通過フィルタ)423−1及び423−2を備えている。ドプラ信号検出部42は、受信部22の加算器224から供給された受信信号を直交検波することで、ドプラ信号を検出する。

0036

カラードプラデータ生成部43は、ドプラ信号記憶回路431と、MTIフィルタ432と、自己相関演算器433とを備えている。ドプラ信号記憶回路431は、ドプラ信号検出部42によって検出されたドプラ信号を一旦保存する。MTIフィルタ432は、このドプラ信号に含まれる生体組織等の移動に起因したドプラ信号成分(クラッタ成分)を排除し、血流に起因したドプラ信号成分を抽出する。自己相関演算器433は、抽出されたドプラ信号成分に対して自己相関演算を行ない、この演算結果に基づいて得られた特性値(例えば、血流の平均速度値分散値パワー値)を用いて、カラードプラデータを生成する。

0037

次に、図1に示したボリュームデータ生成部5及び画像データ生成部6の具体的な構成について、図6を用いて説明する。ボリュームデータ生成部5は、図6に示すようにBモードデータ記憶部51、カラードプラデータ記憶部52、補間処理部53、及びボリュームデータ記憶部54を備えている。

0038

Bモードデータ記憶部51には、当該患者の穿刺針走査領域R1と治療対象走査領域R2とに対する3次元走査にて得られた受信信号に基づき受信信号処理部4のBモードデータ生成部41が生成したBモードデータが、超音波の送受信方向を付帯情報として保存される。同様にして、カラードプラデータ記憶部52には、前記受信信号に基づき受信信号処理部4のカラードプラデータ生成部43が生成したカラードプラデータが、前記送受信方向を付帯情報として保存される。

0039

一方、補間処理部53は、Bモードデータ記憶部51から読み出した複数のBモードデータを、送受信方向に対応させて配列することにより、穿刺針走査領域R1と治療対象走査領域R2とにおける3次元Bモードデータを形成する。さらに、補間処理部53は、これらの3次元Bモードデータを構成する不等間隔ボクセルを補間処理することで、等方的なボクセルで構成されるBモードボリュームデータを生成する。

0040

同様にして、補間処理部53は、カラードプラデータ記憶部52から読み出した複数のカラードプラデータを、送受信方向に対応させて配列することにより、穿刺針走査領域R1と治療対象走査領域R2とにおける3次元カラードプラデータを形成する。さらに、補間処理部53は、この3次元カラードプラデータを補間処理することで、ドプラモードボリュームデータを生成する。そして、穿刺針走査領域R1及び治療対象走査領域R2の各々において得られたこれらのボリュームデータは、ボリュームデータ記憶部54に一旦保存される。

0041

尚、この実施形態では、穿刺針走査領域R1及び治療対象走査領域R2の各々に対する3次元走査が異なる頻度で繰り返し行なわれる。このとき取得された最新のボリュームデータにより、既に取得された同一走査領域における古いボリュームデータは更新される。この更新の詳細については後述する。

0042

画像データ生成部6は、2次元画像データ生成部61と3次元画像データ生成部62とを備えている。また、2次元画像データ生成部61は、MPR画像データ生成部611とMIP画像データ生成部612とを備えている。

0043

そして、MPR画像データ生成部611は、ボリュームデータ生成部5のボリュームデータ記憶部54から供給された穿刺針走査領域R1及び治療対象走査領域R2におけるボリュームデータと、入力部12にて設定された表示断面情報とに基づいて、2種類の表示画像であるMPR画像データ又はスラブMPR画像データの生成を行なう。

0044

この場合、MPR画像データは、設定された表示断面上のボクセル値又は近傍のボクセル値を補間することで生成される画像データであり、その厚みはと見なしている画像データである。また、スラブMPR画像データは、上記のMPR画像データに対して所定の厚み(スラブ厚)が設定されており、穿刺針走査領域R1と治療対象走査領域R2とにおけるボリュームデータにおいて設定された表示断面を中心として、その表示断面の法線方向にある上記スラブ厚内の複数のボクセル値の平均値に基づいて生成される画像データである。

0045

一方、MIP画像データ生成部612は、穿刺針走査領域R1及び治療対象走査領域R2と、入力部12が設定した表示断面情報と、に基づいてスラブMIP画像データを生成する。この場合、スラブMIP画像データは、穿刺針走査領域R1と治療対象走査領域R2とにおけるボリュームデータにおいて設定された表示断面を中心として、その表示断面の法線方向にある上記スラブ厚内の複数のボクセル値の最大値に基づいて生成される画像データである。

0046

3次元画像データ生成部62は、不透明度・色調設定部621と、レンダリング処理部622とを備えている。不透明度・色調設定部621は、ボリュームデータ生成部5のボリュームデータ記憶部54から供給される穿刺針走査領域R1と治療対象走査領域R2とにおけるボリュームデータのボクセル値に基づいて、不透明度や色調を設定する。

0047

一方、レンダリング処理部622は、不透明度・色調設定部621が設定した不透明度や色調の情報に基づき、上述のボリュームデータをレンダリング処理することで、ボリュームレンダリング画像データやサーフェスレンダリング画像データ等の3次元画像データを生成する。そして、2次元画像データ生成部61において生成されたMPR画像データ、スラブMPR画像データ及びスラブMIP画像データ等の2次元画像データや、3次元画像データ生成部62において生成された3次元画像データは、画像データ記憶部63に保存される。

0048

図1へ戻って、表示データ生成部8について説明する。表示データ生成部8は、画像データ生成部6の2次元画像データ生成部61にて生成されたスラブMPR画像データ(あるいはスラブMIP画像データ)及びMPR画像データと、3次元画像データ生成部62にて生成された3次元画像データとに対し、所定表示フォーマットに基づく座標変換と合成とを行ない、更に、患者情報等の付帯情報を重畳することで表示用データを生成する。一方、表示部9は、図示しない変換回路モニタとを備えている。変換回路は、表示データ生成部8にて生成された上述の表示用データに対し、D/A変換とテレビフォーマット変換とを行なって前記モニタに表示する。

0049

図7は、表示データ生成部8によって生成され、表示部9において表示される表示用データの具体例を説明するための図である。但し、ここで具体例として表示す2次元画像データはMPR画像データとする。図7(a)は、例えば、y方向に略垂直なMPR画像データが生成される穿刺針走査領域R1の表示断面m1と、z方向に略垂直なMPR画像データが生成される穿刺針走査領域R1及び治療対象走査領域R2の表示断面m2と、x方向に略垂直なMPR画像データが生成される穿刺針走査領域R1及び治療対象走査領域R2の表示断面m3とを示している。

0050

一方、図7(b)に示す領域(b−1)には、図7(a)に示す表示断面m1に対して画像データ生成部6の2次元画像データ生成部61が生成したスラブMPR画像データD1が示されている。また、領域(b−2)には、表示断面m2に対して2次元画像データ生成部61が生成したMPR画像データD2が示されている。また、領域(b−3)には、表示断面m3に対して2次元画像データ生成部61が生成したMPR画像データD3が示されている。また、領域(b−4)には、穿刺針走査領域R1と治療対象走査領域R2とにおけるボリュームデータに基づいて、3次元画像データ生成部62が生成した3次元画像データD4が示されている。領域(b−1)に示されているMPR画像データD1には、入力部12によって設定されたMPR画像データD2の断面位置を示すカーソルKaと、MPR画像データD3の断面位置を示すカーソルKbとが重畳されている。そして、表示データ生成部8は、MPR画像データD1、MPR画像データD2、MPR画像データD3、及び3次元画像データD4を、所定表示フォーマットに基づいて合成することにより表示用データを生成する。

0051

即ち、表示部9に表示された表示用データにおけるMPR画像データD1を観察した操作者は、入力部12が備えた後述の表示断面設定部122を操作して、MPR画像データD1に重畳されたカーソルKaとカーソルKbとを所望の位置に移動させることにより、MPR画像データの位置(MPR断面)を設定する。そして、カーソルKaによって設定された表示断面m2におけるMPR画像データD2と、カーソルKbによって設定された表示断面m3におけるMPR画像データD3とが、図7(b)に示す領域(b−2)及び領域(b−3)にそれぞれ表示される。

0052

尚、図7では、穿刺針走査領域R1におけるボリュームデータに基づいて生成されたy方向に略垂直なMPR画像データを用いた表示断面の設定について述べたが、MPR画像データの替わりにスラブMPR画像データ又はスラブMIP画像データを用いてMPR断面の設定を行なってもよい。

0053

一方、図1に示した走査制御部11は、入力部12において設定された穿刺針走査領域R1のスライス厚d1と治療対象走査領域R2のスライス厚d2とに基づき、当該治療対象部位150に対して穿刺針走査領域R1と治療対象走査領域R2とを設定し(図4参照)、これらの走査領域に対する3次元走査を、所定の順序で繰り返すための制御を行なう。

0054

次に、走査制御部11の制御下にて行なわれる穿刺針走査領域R1及び治療対象走査領域R2に対する3次元走査の具体例について、図8を用いて説明する。

0055

図8は、穿刺針走査領域R1と2つの治療対象走査領域R2(即ち、治療対象走査領域R21及びR22)とに対する3次元走査の順序と、これらの3次元走査に伴うボリュームデータの更新タイミングと、を示したタイムチャートである。図中の記号▽は、治療対象走査領域R2におけるボリュームデータの更新タイミングを示している。記号▼は、穿刺針走査領域R1におけるボリュームデータの更新タイミングを示している。

0056

例えば、期間[t10−t11]において、治療対象走査領域R21、穿刺針走査領域R1及び治療対象走査領域R22に対する3次元走査が順次行なわれる。そして、このとき得られた受信信号に基づいて、夫々の走査領域におけるボリュームデータの生成(更新)が行なわれ、更に、このボリュームデータを用いて2次元画像データ及び3次元画像データの生成と表示とが行なわれる(図7参照)。

0057

次に、期間[t11−t12]にて穿刺針走査領域R1に対する3次元走査が行なわれ、このとき新たに得られたボリュームデータを用いて、期間[t10−t11]にて取得された穿刺針走査領域R1におけるボリュームデータを更新する。そして、期間[t10−t11]において取得された治療対象走査領域R21及びR22におけるボリュームデータと、期間[t11−12]にて更新された穿刺針走査領域R1におけるボリュームデータと、を用いた2次元画像データ及び3次元画像データの生成と表示とが、同様の手順によって行なわれる。

0058

同様にして、期間[t12−t13]、期間[t13−t14]及び期間[t14−t20]における穿刺針走査領域R1に対する3次元走査によって、この穿刺針走査領域R1におけるボリュームデータを順次更新する。そして、期間[t10−t11]にて取得された治療対象走査領域R21及びR22におけるボリュームデータと、上述の各期間にて更新された穿刺針走査領域R1におけるボリュームデータと、を用いた2次元画像データ及び3次元画像データの生成と表示とが繰り返し行なわれる。

0059

そして、期間[t10−t20]における上述の3次元走査と、画像データの生成及び表示とは、期間[t20−t30]、期間[t30−t40]・・・においても同様の手順で繰り返される。このような走査方法を行なうことにより、穿刺針走査領域R1におけるボリュームデータは、治療対象走査領域R2より高い頻度(フレームレート)で更新される。そのため、治療対象部位150に刺入される穿刺針15の状態を、優れた時間分解能で観察することが可能となる。

0060

次に、図1に示した入力部12は、表示パネルキーボード、各種スイッチ、選択ボタンマウス等の入力デバイスを備えたインターラクティブインターフェースである。入力部12は、スライス厚設定部121と、表示断面設定部122とを備えている。スライス厚設定部121は、穿刺針走査領域R1のスライス厚d1と治療対象走査領域R2のスライス厚d2とを設定する。表示断面設定部122は、MPR画像データ、スラブMPR画像データ、又はスラブMIP画像データに対して表示断面を設定する。さらに、患者情報の入力、ボリュームデータ生成条件の設定、画像データ生成条件の設定、画像データ表示条件の設定、及び、各種コマンド信号の入力等が、上述の表示パネルや入力デバイスを用いて行なわれる。

0061

システム制御部13は、図示しないCPUと記憶回路とを備えている。記憶回路には、入力部12の各ユニットにて入力/設定された上述の各種情報が保存される。そして、前記CPUは、上述の入力情報及び設定情報に基づいて、超音波診断装置100の各ユニットを制御し、画像データの生成と表示とを行なう。

0062

(画像データの生成/表示手順
次に、この実施形態における穿刺支援を目的とした画像データの生成/表示手順について、図9に示すフローチャートと、既に示した図8のタイムチャートとを参照して説明する。尚、ここでも穿刺針走査領域R1の表示断面m1における2次元画像データとしてMPR画像データを生成する場合について述べるが、スラブMPR画像データや通常のスラブMIP画像データを生成してもよい。

0063

穿刺支援を目的とした画像データの生成に先立ち、超音波診断装置100の操作者は、入力部12において患者情報の入力、ボリュームデータ生成条件の設定、画像データ生成条件の設定、画像データ表示条件の設定、穿刺針走査領域R1のスライス厚d1の設定、及び治療対象走査領域R2のスライス厚d2の設定等を行なった後、超音波プローブ3を患者の体表面に配置して、走査領域及び表示断面の設定を目的とした第1の画像データ生成開始コマンドを入力する(図9のステップS1)。

0064

システム制御部13を介して第1の画像データ生成開始コマンドを受信した走査制御部11は、穿刺針15の刺入方向が含まれてスライス厚d1を有する穿刺針走査領域R1と、この穿刺針走査領域R1に隣接したスライス厚d2を有する2つの治療対象走査領域R2(治療対象走査領域R21及びR22)とを設定(図4参照)する。さらに、走査制御部11は、送受信部2の送信遅延回路212と受信遅延回路223とにおける遅延時間を制御して、穿刺針走査領域R1に対する3次元走査を開始する。

0065

一方、操作者は、穿刺針走査領域R1に対する3次元走査によって生成されたMPR画像データの観察下にて、超音波プローブ3の位置や方向を患者の体表面上で調整する。上述のMPR画像データに重畳表示された穿刺針15の刺入方向を示す穿刺マーカと、治療対象部位150の刺入位置とが一致した状態で、超音波プローブ3の位置や方向を固定することにより、上述の穿刺針走査領域R1と治療対象走査領域R2とを当該治療対象部位150に対して設定する(図9のステップS2)。

0066

更に、操作者は、入力部12の表示断面設定部122を用い、上述のMPR画像データ上に重畳表示されたカーソルKaとカーソルKbとを所望の位置に移動させることにより(図7(b)参照)、治療対象部位150に対して表示断面m2と表示断面m3とを設定する(図9のステップS3)。

0067

治療対象部位150に対する穿刺針走査領域R1及び治療対象走査領域R2の設定と、表示断面m2及びm3の設定とが終了したならば、操作者は、入力部12において治療支援を目的とした第2の画像データ生成開始コマンドを入力する。システム制御部13を介して第2の画像データ生成開始コマンドを受信した走査制御部11は、送受信部2の送信遅延回路212と受信遅延回路223とにおける遅延時間を制御する。例えば、走査制御部11は、図8の期間[t10−t11]において治療対象走査領域R21、穿刺針走査領域R1及び治療対象走査領域R22に対する3次元走査を順次行なう(図9のステップS4)。

0068

一方、ボリュームデータ生成部5は、上述の3次元走査によって得られた受信信号に基づいて、穿刺針走査領域R1と治療対象走査領域R2とにおけるボリュームデータを生成する(図9のステップS5)。画像データ生成部6は、これらのボリュームデータを処理することで、穿刺針走査領域R1の表示断面m1におけるMPR画像データD1と、穿刺針走査領域R1及び治療対象走査領域R2に設定された表示断面m2におけるMPR画像データD2と、穿刺針走査領域R1及び治療対象走査領域R2に設定された表示断面m3におけるMPR画像データD3と、穿刺針走査領域R1及び治療対象走査領域R2における3次元画像データD4とを生成する(図9のステップS6)。次いで、表示データ生成部8は、これらの画像データを用いて表示用データを生成し、表示部9のモニタに表示する(図9のステップS7)。

0069

次に、走査制御部11は、期間[t11−t12]において、送信遅延回路212と受信遅延回路223とにおける遅延時間を制御して、穿刺針走査領域R1に対する3次元走査を行ない(図9のステップS8)、このとき新たに得られたボリュームデータを用いて、期間[t10−t11]にて取得された穿刺針走査領域R1におけるボリュームデータを更新する(図9のステップS5)。そして、期間[t10−t11]において取得された治療対象走査領域R2におけるボリュームデータと、期間[t11−12]にて更新された穿刺針走査領域R1におけるボリュームデータと、を用いた2次元画像データ及び3次元画像データの生成と表示とが、同様の手順によって行なわれる(図9のステップS6及びステップS7)。

0070

同様にして、期間[t12−t13]、期間[t13−t14]及び期間[t14−t20]における穿刺針走査領域R1の3次元走査により、この穿刺針走査領域R1におけるボリュームデータを順次更新する。そして、期間[t10−t11]にて取得された治療対象走査領域R2におけるボリュームデータと、上述の各期間にて更新された穿刺針走査領域R1におけるボリュームデータと、を用いた2次元画像データ及び3次元画像データの生成と表示とが行なわれる(図9のステップS5からステップS8)。

0071

更に、期間[t10−t20]と同様な3次元走査と画像データの生成及び表示とは、期間[t20−t30]、期間[t30−t40]・・・においても繰り返し行なわれる(図9のステップS4からステップS8)。

0072

以上述べた本発明の実施形態によれば、超音波の3次元走査によって得られた画像データの観察下にて、当該患者に対する穿刺針の刺入を行なう際、治療対象走査領域における画像データと、この画像データより時間分解能に優れる穿刺針走査領域における画像データと、を略同時に観察することが可能となる。このため、治療対象部位に対する穿刺針の正確な刺入が容易となり、穿刺治療における安全性や効率が向上し、操作者や患者に対する負担が軽減される。

0073

特に、3次元走査によって取得されたボリュームデータに基づいて生成される所望断面におけるMPR画像データ、スラブMPR画像データ、又はスラブMIP画像データや、3次元画像データが略同時に表示され、更に、これらの画像データにおける穿刺針走査領域の情報は高いボリュームレートで更新されるため、治療対象部位に刺入される穿刺針の状態をより正確に捉えることが可能となる。

0074

以上、本発明の実施形態について述べてきたが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、変形して実施することが可能である。例えば、上述の実施形態では、図4に示すように、穿刺針15の刺入方向を含む断面を穿刺断面Sbとし、この穿刺断面Sbを基準として所定のスライス厚を有する穿刺針走査領域R1及び治療対象走査領域R2を設定する場合について述べた。この他、図10(a)に示すように、穿刺針15の刺入方向に略垂直な断面を基準にして穿刺針走査領域R1を設定し、刺入方向において穿刺針走査領域R1に隣接した2つの治療対象走査領域R2を設定してもよい。この場合、図10(b)の領域(b−1)に示されるスラブMPR画像データ又はスラブMIP画像データでは、治療対象部位150に刺入される穿刺針15の位置が点として表示される。そのため、治療対象部位150に対する刺入位置を、より正確に把握することが可能となる。

0075

尚、穿刺針走査領域R1及び治療対象走査領域R2に対する3次元走査は、図8に示した方法に限定されるものではなく、例えば、図11に示すような方法であっても構わない。例えば図11(a)に示すように、治療対象走査領域R2(治療対象走査領域R21及びR22)を1回走査した後、穿刺針走査領域R1を複数回走査し、引き続き、治療対象走査領域R2と穿刺針走査領域R1とを走査する。このように、治療対象走査領域R2に対する走査の頻度よりも、穿刺針走査領域R1に対する走査の頻度を多くすることで、より高いボリュームレートで穿刺針走査領域R1を走査することが可能となる。そのことにより、時間分解能に優れる穿刺針走査領域R1における画像データを生成することが可能となる。

0076

または、図11(b)に示すように、治療対象走査領域R21、穿刺針走査領域R1、治療対象走査領域R22、穿刺針走査領域R1、・・・の順番で、治療対象走査領域R21(又は治療対象走査領域R22)と穿刺針走査領域R1とを交互に走査する。特に、図11(b)に示す方法によれば、ボリュームレートを大幅に向上させることは不可能であるが、穿刺針走査領域R1における3次元走査が等しい時間間隔で行なわれる。そのため、滑らかな動きを示す穿刺針15を、この3次元走査によって取得された2次元画像データや3次元画像データにて観察することができる。

0077

また、上述の実施形態では、穿刺針走査領域R1と治療対象走査領域R2とにおける走査線密度については特に言及しなかったが、既に述べたように、本発明の目的は治療対象部位150に刺入される穿刺針15の状態を正確に捉えることにある。即ち、穿刺針15が表示される穿刺針走査領域R1に対し、時間分解能と空間分解能とに優れた2次元画像データや3次元画像データが要求される。このため、走査制御部11には、治療対象走査領域R2より高い走査線密度と高いボリュームレートとで、穿刺針走査領域R1を3次元走査するための制御が要求される。尚、上述の走査線密度とボリュームレート(即ち、時間分解能)とは一般に背反関係にあるが、穿刺針走査領域R1を狭く設定することにより、これらの要求を同時に満たした治療対象部位150に対する3次元走査が容易に実現可能となる。

0078

1例として、超音波プローブ3としてセクタスキャン対応の超音波プローブを用いた場合における空間分解能の設定例について、図12図13とを参照して説明する。図12の平面図には、セクタスキャン対応の超音波プローブ3における振動素子31の配列を示している。例えば、セクタスキャン対応の超音波プローブ3においては、同一の形状及び同一の大きさを有する複数の振動素子31が、x−y平面において、一定の間隔をおいて2次元的に配列されている。

0079

このセクタスキャン対応の超音波プローブ3を用いる場合、走査制御部11は、送受信部2を制御することで、治療対象走査領域R2より高い走査線密度で穿刺針走査領域R1を3次元走査する。例えば図13に示すように、走査制御部11は、穿刺針走査領域R1における走査線Sの密度単位体積当たりの走査線Sの数)を、治療対象走査領域R2(治療対象走査領域R21及びR22)における走査線Sの密度よりも高くして、穿刺針走査領域R1と治療対象走査領域R2とを3次元走査する。このように穿刺針走査領域R1における走査線Sの密度を高くして3次元走査することで、空間分解能に優れた2次元画像データや3次元画像データを生成することが可能となる。

0080

なお、穿刺針走査領域R1及び治療対象走査領域R2に対する3次元走査と、ボリュームデータの更新とは、上述したように、図8又は図11に示すタイムチャートに従ったタイミングで実行される。このように、3次元走査とボリュームデータの更新とを図8などに示すタイムチャートに従って実行し、また、穿刺針走査領域R1における走査線密度を治療対象走査領域R2よりも高くして3次元走査を行うことで、時間分解能と空間分解能とに優れた穿刺針走査領域R1における2次元画像データや3次元画像データを生成することが可能となる。

0081

また、超音波プローブ3として、コンベックススキャン対応又はリニアスキャン対応の超音波プローブを用いる場合には、振動素子の配列によって、穿刺針走査領域R1における空間分解能を高める。この振動素子の配列の1例を図14に示す。図14の平面図には、コンベックススキャン又はリニアスキャン対応の超音波プローブ3における振動素子31の配列を示している。例えば、穿刺針走査領域R1に対応する位置における振動素子31の密度(単位面積当たりの振動素子31の数)を、治療対象走査領域R2(治療対象走査領域R21及びR22)に対応する位置における振動素子31の密度(単位面積当たりの振動素子31の数)よりも高くして、振動素子31を2次元のx−y平面に2次元的に配列する。1例として、x−y平面に配列した複数の振動素子31のうち、穿刺針走査領域R1に対応する中央の位置における振動素子31の密度を、穿刺針走査領域R1に隣接する2つの治療対象走査領域R21及びR22に対応する位置における振動素子31の密度よりも高くして、複数の振動素子31を配列する。また、図14に示す例では、穿刺針走査領域R1に対応する位置における振動素子31の大きさを、治療対象走査領域R2に対応する位置における振動素子31の大きさよりも小さくして、複数の振動素子31を配列する。

0082

図14に示すコンベックススキャン対応又はリニアスキャン対応の超音波プローブ3を用いることで、振動素子31の配列の密度が高い穿刺針走査領域R1においては、治療対象走査領域R2よりも、空間分解能が高い2次元画像データや3次元画像データを生成することが可能となる。

0083

なお、コンベックススキャン対応又はリニアスキャン対応の超音波プローブ3を用いた場合も、上述したように、図8又は図11に示すタイムチャートに従ったタイミングで、3次元走査とボリュームデータの更新とを行う。このように、3次元走査とボリュームデータの更新とを図8などに示すタイムチャートに従って実行し、また、穿刺針走査領域R1に対応する位置における振動素子31の密度を高くして3次元走査することで、時間分解能と空間分解能とが優れた穿刺針走査領域R1における2次元画像データや3次元画像データを生成することが可能となる。

0084

また、図14に示す例では、2次元的に配列された複数の振動素子31のうち、中央の領域における振動素子31の密度(単位面積当たりの振動素子31の数)を高くしたが、穿刺針走査領域R1の位置に対応させて、振動素子31の密度が高い領域を変えても良い。例えば、2次元的に配列された複数の振動素子31のうち、端部付近の領域における振動素子31の密度を高くしてもよい。また、図14に示すように、中央の領域における振動素子31の密度を高くした場合であっても、超音波ビームを偏向させて送受信することで、超音波プローブ3に対して角度を持った領域について、空間分解能に優れた画像データを生成することが可能となる。

0085

なお、上述の実施形態では、穿刺針走査領域R1と、この穿刺針走査領域R1に隣接する2つの治療対象走査領域R21及びR22とを設定する場合について述べた。この他、治療対象走査領域は何れか一方のみであってもよく、又、治療対象走査領域R21及びR22は異なるスライス厚を有していてもよい。更に、穿刺針走査領域R1のスライス厚と治療対象走査領域R21及びR22のスライス厚とが、入力部12のスライス厚設定部121において設定される場合について述べたが、システム制御部13の記憶回路等において予め保管されたスライス厚のデータを使用してもよい。

0086

また、Bモードデータとカラードプラデータとを用いてボリュームデータを生成する場合について述べたが、何れか一方あるいは他の超音波データを用いてボリュームデータを生成してもよい。更に、穿刺治療を支援する超音波診断について述べたが、穿刺針15を用いた検査を支援する超音波診断装置であっても構わない。

0087

また、図7では、MPR画像データを用いた表示断面の設定について述べたが、MPR画像データの替わりにスラブMPR画像データやスラブMIP画像データを用いて表示断面の設定を行なってもよい。

0088

また、図1では、穿刺針が穿刺アダプタに装着されている場合について述べたが、穿刺針が穿刺アダプタに装着されていない場合でも、ニードルガイド無しで穿刺針の画像を見ながら運用してもよい。また、図6に示す補間処理部53では、不等間隔のボクセルを等方的なボクセルに補間しているが、この処理を画像データ生成部6の2次元画像データ生成部61又は3次元画像データ生成部62において行なってもよい。

0089

2送受信部
3超音波プローブ
4受信信号処理部
5ボリュームデータ生成部
6画像データ生成部
8 表示データ生成部
9 表示部
10穿刺アダプタ
11走査制御部
12 入力部
13システム制御部
15穿刺針
21 送信部
22 受信部
61 2次元画像データ生成部
62 3次元画像データ生成部
63画像データ記憶部
100超音波診断装置
121スライス厚設定部
122表示断面設定部

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