図面 (/)

技術 超音波プローブ及び超音波診断装置

出願人 キヤノンメディカルシステムズ株式会社
発明者 久保田隆司
出願日 2015年5月18日 (5年7ヶ月経過) 出願番号 2015-100895
公開日 2016年12月22日 (4年0ヶ月経過) 公開番号 2016-214441
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 磁気トランスミッタ 回動角α スキャン中心 回動角θ 測定回 回転支持機構 Bモード
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年12月22日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (17)

課題

超音波プローブ及び超音波診断装置において、2の振動子セットのいずれかの振動子セットによるスキャン面に現れていた穿刺ターゲットを、切り替え後の他の振動子セットによるスキャン面に現すことができる超音波診断装置を提供する。

解決手段

超音波プローブ11は、超音波プローブ11の軸の平行方向に複数の振動子が配置された第1振動子セット22aと、軸に略直交する面上に複数の振動子が配置された第2振動子セット22bと、第1振動子セット22a及び第2振動子セット22bを支持し、軸を中心として回動する回動軸22dと、を備えた。

概要

背景

医用分野では、超音波プローブの複数の振動子圧電振動子)を用いて発生させた超音波を利用して、被検体内部を画像化する超音波診断装置が使用されている。超音波診断装置は、超音波診断装置に接続された超音波プローブから被検体内に超音波を送信させ、被検体内部で音響インピーダンス不整合によって生じる反射波を超音波プローブで受信させる。超音波診断装置は、超音波プローブで受信された反射波に基づく受信信号を生成し、画像処理によって所望の超音波画像を得る。

超音波プローブの構造の従来技術としては、プローブ本体の外周面に、プローブの軸に平行となるように複数の振動子が配置された第1振動子セットと、プローブの軸に直交する方向に沿って複数の振動子が配置された第2振動子セットとを備えた体腔内用の超音波プローブが開示されている(例えば、特許文献1参照)。

概要

超音波プローブ及び超音波診断装置において、2の振動子セットのいずれかの振動子セットによるスキャン面に現れていた穿刺ターゲットを、切り替え後の他の振動子セットによるスキャン面に現すことができる超音波診断装置を提供する。超音波プローブ11は、超音波プローブ11の軸の平行方向に複数の振動子が配置された第1振動子セット22aと、軸に略直交する面上に複数の振動子が配置された第2振動子セット22bと、第1振動子セット22a及び第2振動子セット22bを支持し、軸を中心として回動する回動軸22dと、を備えた。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

超音波プローブの軸の平行方向に複数の振動子が配置された第1振動子セットと、前記軸に略直交する面上に複数の振動子が配置された第2振動子セットと、前記第1振動子セット及び前記第2振動子セットを支持し、前記軸を中心として回動する回動部と、を備えた超音波プローブ。

請求項2

前記第1振動子セット及び前記第2振動子セットによるスキャン方式が異なる請求項1に記載の超音波プローブ。

請求項3

前記第1振動子セットの前記複数の振動子は、前記スキャン方式がリニアスキャンとなるように配置されたリニアアレイであり、前記第2振動子セットの前記複数の振動子は、前記スキャン方式がコンベックススキャンとなるように配置されたコンベックスアレイである請求項2に記載の超音波プローブ。

請求項4

前記第1振動子セット及び前記第2振動子セットの各々の前記軸の方向の中心位置が異なる構造を有する請求項1に記載の超音波プローブ。

請求項5

前記第1振動子セット及び前記第2振動子セットによるスキャン方式が異なり、前記第1振動子セット及び前記第2振動子セットの各々の前記軸の方向の中心位置が異なる構造を有する請求項1に記載の超音波プローブ。

請求項6

前記第1振動子セット及び前記第2振動子セットは、筐体に覆われており、前記筐体の内部に液体又は流動性物体充填されている請求項1に記載の超音波プローブ。

請求項7

前記回動部の回動中心は、前記筐体の中心と略一致する構造を有する請求項6に記載の超音波プローブ。

請求項8

前記第2振動子セットは、前記軸の平行方向に平行移動可能な構造を有する請求項1に記載の超音波プローブ。

請求項9

前記第1振動子セット及び前記第2振動子セットの回動半径は、前記第2振動子セットの曲率半径と略一致する構造を有する請求項1に記載の超音波プローブ。

請求項10

前記回動部は、電動モータ又は電磁石によって駆動される請求項1に記載の超音波プローブ。

請求項11

前記回動部の回動角を示す目盛を備えた請求項1に記載の超音波プローブ。

請求項12

前記回動部の回動を指示するための切り替えスイッチを備えた請求項1に記載の超音波プローブ。

請求項13

前記第2振動子セットは、前記軸に略直交する面上であって、前記軸を中心とする円周上に前記複数の振動子が配置され、体腔内に挿入して体腔内の超音波画像収集可能である請求項1に記載の超音波プローブ。

請求項14

請求項1乃至13のうちいずれか一項に記載の前記超音波プローブと、前記超音波プローブを介してスキャンを実行し、超音波画像を生成する画像生成手段と、前記超音波画像を表示部に表示させる表示手段と、前記第2振動子セットによるスキャンで生成された超音波画像上に穿刺ターゲットの位置が設定されると、前記穿刺ターゲットの位置に基づいて、前記第1振動子セットによるスキャン中心が前記穿刺ターゲットの位置となるように回動角を設定する回動角設定手段と、前記回動角に従って前記回動部の回動を制御する回転制御手段と、を有する超音波診断装置

請求項15

前記表示手段は、前記第2振動子セットによる前記スキャンで生成された前記超音波画像に、前記第1振動子セットによる前記スキャンによるスキャン面のマーカを合成する請求項14に記載の超音波診断装置。

請求項16

前記表示手段は、前記第2振動子セットによる前記スキャンで生成された前記超音波画像に、複数の穿刺ターゲットの候補を合成し、前記回動角設定手段は、前記複数の穿刺ターゲットの候補の中から選択された候補の位置を前記穿刺ターゲットの位置として設定する請求項14に記載の超音波診断装置。

請求項17

前記表示手段は、前記第2振動子セットによる前記スキャンで生成された前記超音波画像であって、前記超音波プローブに装着された穿刺アダプタにおける穿刺針ガイド用の複数の貫通穴の位置に対応する位置に、前記複数の穿刺ターゲットの候補を合成する請求項16に記載の超音波診断装置。

請求項18

超音波プローブの軸の平行方向に複数の振動子が配置された第1振動子セットと、前記軸に略直交する面上に複数の振動子が配置された第2振動子セットと、位置を検知するセンサと、を備えた超音波プローブと、前記超音波プローブを介してスキャンを実行し、超音波画像を生成する画像生成手段と、前記超音波画像を表示部に表示させる表示手段と、前記第2振動子セットによるスキャンで生成された超音波画像上に穿刺ターゲットの位置が設定されると、前記穿刺ターゲットの位置に基づいて、前記第1振動子セットによるスキャンによるスキャン面が前記穿刺ターゲットを含む場合の目標回動角を算出し、前記検知された位置に基づく前記超音波プローブの回動角が前記目標回動角に略一致する場合に報知を行なう手段と、を有する超音波診断装置。

技術分野

0001

本発明の一態様としての実施形態は、超音波プローブ及び超音波診断装置に関する。

背景技術

0002

医用分野では、超音波プローブの複数の振動子圧電振動子)を用いて発生させた超音波を利用して、被検体内部を画像化する超音波診断装置が使用されている。超音波診断装置は、超音波診断装置に接続された超音波プローブから被検体内に超音波を送信させ、被検体内部で音響インピーダンス不整合によって生じる反射波を超音波プローブで受信させる。超音波診断装置は、超音波プローブで受信された反射波に基づく受信信号を生成し、画像処理によって所望の超音波画像を得る。

0003

超音波プローブの構造の従来技術としては、プローブ本体の外周面に、プローブの軸に平行となるように複数の振動子が配置された第1振動子セットと、プローブの軸に直交する方向に沿って複数の振動子が配置された第2振動子セットとを備えた体腔内用の超音波プローブが開示されている(例えば、特許文献1参照)。

先行技術

0004

特開平2−36854号公報

発明が解決しようとする課題

0005

従来の超音波プローブによると、超音波プローブを軸中心として手動的に回動させることで第1振動子セットと第2振動子セットとの相互の切り替えが行なわれる。よって、操作者にとって手技中の回動操作が負担になっていた。

0006

また、いずれかの振動子セットによるスキャン面に現れていた穿刺ターゲットを、切り替え後の他の振動子セットによるスキャン面に現れるように回動操作することは困難であった。

0007

さらに、穿刺針ガイドするための穿刺アダプタを超音波プローブに取り付ける場合には、穿刺アダプタの位置を保持したまま、超音波プローブを回動可能とするために、超音波プローブと穿刺アダプタに回転支持機構を設けている。よって、操作者は超音波プローブの回動等の操作の影響で、穿刺アダプタの位置が変動しないように、穿刺アダプタの位置を保持する操作が負担になっていた。

課題を解決するための手段

0008

本実施形態に係る超音波プローブは、上述した課題を解決するために、超音波プローブの軸の平行方向に複数の振動子が配置された第1振動子セットと、前記軸に略直交する面上に複数の振動子が配置された第2振動子セットと、前記第1振動子セット及び前記第2振動子セットを支持し、前記軸を中心として回動する回動部と、を備えた。また、超音波プローブに穿刺アダプタを装着する場合には、穿刺アダプタを超音波プローブの所定の位置に固定すればよい。

0009

本実施形態に係る超音波診断装置は、上述した課題を解決するために、前記超音波プローブと、前記超音波プローブを介してスキャンを実行し、超音波画像を生成する画像生成手段と、前記超音波画像を表示部に表示させる表示手段と、前記第2振動子セットによるスキャンで生成された超音波画像上に穿刺ターゲットの位置が設定されると、前記穿刺ターゲットの位置に基づいて、前記第1振動子セットによるスキャン中心が前記穿刺ターゲットの位置となるように回動角を設定する回動角設定手段と、前記回動角に従って前記回動部の回動を制御する回転制御手段と、を有する。

0010

本実施形態に係る超音波診断装置は、上述した課題を解決するために、超音波プローブの軸の平行方向に複数の振動子が配置された第1振動子セットと、前記軸に略直交する面上に複数の振動子が配置された第2振動子セットと、位置を検知するセンサと、を備えた超音波プローブと、前記超音波プローブを介してスキャンを実行し、超音波画像を生成する画像生成手段と、前記超音波画像を表示部に表示させる表示手段と、前記第2振動子セットによるスキャンで生成された超音波画像上に穿刺ターゲットの位置が設定されると、前記穿刺ターゲットの位置に基づいて、前記第1振動子セットによるスキャンによるスキャン面が前記穿刺ターゲットを含む場合の目標回動角を算出し、前記検知された位置に基づく前記超音波プローブの回動角が前記目標回動角に略一致する場合に報知を行なう手段と、を有する。

図面の簡単な説明

0011

本実施形態に係る超音波プローブ及び超音波診断装置の構成を示す概略図。
第1実施形態に係る超音波プローブの第1の構造例を示す図。
第1実施形態に係る超音波プローブの第2の構造例を示す図。
第1実施形態に係る超音波プローブの第3の構造例を示す図。
第1実施形態に係る超音波診断装置の機能を示すブロック図。
第1実施形態に係る超音波診断装置の動作を示すフローチャート
コンベックススキャンを説明するための図。
コンベックススキャンによる超音波画像の一例を示す図。
リニアスキャンを説明するための図。
リニアスキャンによる超音波画像の一例を示す図。
第2実施形態に係る超音波プローブの構造例を示す図。
リニアスキャンを説明するための図。
リニアスキャンによる超音波画像の一例を示す図。
コンベックススキャンを説明するための図。
コンベックススキャンによる超音波画像の一例を示す図。
第3実施形態に係る超音波プローブの構造例を示す図。

実施例

0012

本実施形態に係る超音波プローブ及び超音波診断装置について、添付図面を参照して説明する。

0013

(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る超音波プローブ及び超音波診断装置の構成を示す概略図である。

0014

図1は、第1実施形態に係る超音波診断装置1と、超音波診断装置1に備えられる第1実施形態に係る超音波プローブ11及び装置本体12とを示す。

0015

超音波プローブ11は、主に、直腸から挿入して内部臓器を画像化するのに適した体腔内用のものである。超音波プローブ11は、装置本体12による制御に従って、被検体に対して超音波の送受波を行なう。

0016

図2は、第1実施形態に係る超音波プローブ11の第1の構造例を示す図である。

0017

図2の左側は、図2の右側に示す超音波プローブ11のI−I断面(x−y断面)図を示し、図2の右側は、超音波プローブ11を側方(y−z面)から見た図を示す。

0018

超音波プローブ11は、ハンドル部21、プローブ本体(先端部)22、及びケーブル23によって構成される。ハンドル部21は、スキャンの切り替え、すなわち、後述する回動軸22dの回動を指示するための切り替えスイッチ21aを備える。なお、超音波プローブ11は、後述する回動軸22dの回動の回動角を示す、操作者によって視認可能な目盛を備えてもよい。

0019

また、超音波プローブ11は、穿刺針をガイドするための穿刺アダプタ24を装着可能である。穿刺アダプタ24の所定の位置には、穿刺針ガイド用の複数の貫通穴(孔)が形成される。

0020

プローブ本体22は、第1振動子セット22a、第2振動子セット22b、回転支持体22c、回動軸(回動部)22d、回転駆動部(モータ)22e、音響窓22f、信号線22g、及び溶液層22hを備える。第1振動子セット22a及び第2振動子セット22bによるスキャン方式は異なるものとする。

0021

超音波プローブ11の第2振動子セット22bの、プローブ本体22の軸の平行方向(z方向)の中心位置は、第1振動子セット22aのz方向の中心位置と略一致する。また、z方向の直交面(x−y断面)において、第1振動子セット22aのスキャン面と、第2振動子セット22bの中心線とのなす角α(図7に図示)は平角(180°)であることが好適である。超音波プローブ11が用いられる場合、z方向に対して平行に穿刺針が進行するからである。

0022

第1振動子セット22aは、z方向に沿った列に複数の振動子(圧電振動子)が配置された構造をもつ。z方向に沿った列は、1列であってもよいし、複数列であってもよい。各振動子電気音響変換素子であり、送信時には電気パルス超音波パルス送信超音波)に変換し、又、受信時には超音波反射波受信超音波)を電気信号(受信信号)に変換する機能を有する。第1振動子セット22aは、例えば、リニアアレイである。以下、第1振動子セット22aがリニアアレイである場合を例にとって説明する。

0023

リニアアレイ22aにおいて複数の振動子が1〜3列程度配置されている場合、リニアアレイ22aの前面には超音波を配置方向(x方向)に集束するためのレンズ材(図示しない)が備えられる。一方で、リニアアレイ22aにおいて複数の振動子が十分な列数だけ配置されている場合、超音波をx方向に集束するために電子フォーカスが利用される。

0024

第2振動子セット22bは、z方向に略直交する面(x−y断面)上に複数の振動子が配置された構造をもつ。z方向に略直交する面は、1面であってもよいし、複数面であってもよい。第2振動子セット22bは、例えば、z方向に略直交する面上であって、曲率半径回動半径に略一致するような円周の一部分に、複数の振動子が配置されたコンベックスアレイである。以下、第2振動子セット22bがコンベックスアレイである場合を例にとって説明する。

0025

コンベックスアレイ22bにおいて複数の振動子が1〜3列程度配置されている場合、コンベックスアレイ22bの前面には超音波をz方向に集束するためのレンズ材(図示しない)が備えられる。一方で、コンベックスアレイ22bにおいて複数の振動子が十分な列数だけ配置されている場合、超音波をz方向に集束するために電子フォーカスが利用される。

0026

なお、アレイ22a,22bの後面にはそれぞれ、背面反射を防ぐためのバッキングを備えるものとするが説明を省略する。

0027

回転支持体22cは、x−y断面において、リニアアレイ22aのスキャン面と、コンベックスアレイ22bの中心線とのなす角を一定に維持するようにアレイ22a,22bを支持する。

0028

回動軸22dは、回転支持体22c(アレイ22a,22b)を支持し、回転駆動部22eによってプローブ本体22の軸を中心に回動する。すなわち、回動軸22dは、プローブ本体22の軸上に設けられる。

0029

回転駆動部22eは、切り替えスイッチ21aが押圧されると、装置本体12から指示された回動角に従って回動軸22dを軸中心に回動駆動させる。なお、回転駆動部22eは、切り替えスイッチ21aが押圧されると、予め設定された一定の回動角に従って回動軸22dを軸中心に回動駆動させてもよい。

0030

音響窓22fは、被検体に接触する筐体のうちプローブ本体22の軸を中心とする円周の全部又は一部(送受信開口の部分)に設けられ、超音波を透過し易い材料が選択される。筐体は、その軸中心が回動軸22d(回動中心)と略一致し、リニアアレイ22a、コンベックスアレイ22b、回転支持体22c、回動軸22d、回転駆動部22e、及び一部の信号線22gを収容する。

0031

信号線22gは、アレイ22a,22bの各振動子に接続される。信号線22gは、例えばバッキング(図示しない)内を通ってケーブル23に引き出されるが、引き出された信号線22gやその信号線22gが接続される基板などの図示及び説明は省略する。

0032

溶液層22hは、プローブ本体22内部に設けられ、超音波信号を伝達し易い液体又は流動性物体音響媒体)が充填される層である。

0033

ケーブル23は、プローブ本体22を送受信回路36の送信回路361及び受信回路362に接続する。

0034

図3は、第1実施形態に係る超音波プローブ11の第2の構造例を示す図である。

0035

図3の左側は、図3の右側に示す超音波プローブ11のII−II断面(x−y断面)図を示し、図3の右側は、超音波プローブ11を側方(y−z面)から見た図を示す。

0036

図3に示す超音波プローブ11は、コンベックスアレイ22bのz方向の中心位置が、リニアアレイ22aのz方向の中心位置より先端側にずれた構造を有する。

0037

図3に示す超音波プローブ11によれば、操作者がコンベックスアレイ22bを使ったコンベックススキャンによる超音波画像を確認しながら穿刺針を臓器、例えば前立腺に向かって進める手技を手厚く支援できる。よって、図3に示す超音波プローブ11によれば、前立腺への挿入の精度を向上させることができる。

0038

また、コンベックスアレイ22bから超音波プローブ11の先端までの距離を比較的短くできるため、被検体内への超音波プローブ11の挿入量を少なくすることもできる。

0039

図4は、第1実施形態に係る超音波プローブ11の第3の構造例を示す図である。

0040

図4の左側は、図4の右側に示す超音波プローブ11のIII−III断面(x−y断面)図を示し、図4の右側は、超音波プローブ11を側方(y−z面)から見た図を示す。

0041

図4に示す超音波プローブ11は、コンベックスアレイ22bのz方向の中心位置が、リニアアレイ22aのz方向の中心位置よりハンドル部21側にずれた構造を有する。

0042

図4に示す超音波プローブ11によれば、コンベックスアレイ22bと穿刺アダプタ24との距離を短くできる。よって、図4に示す超音波プローブ11によれば、穿刺ターゲットが被検体内の浅い位置にある場合に、穿刺ターゲットへの穿刺の精度を向上させることができる。

0043

なお、超音波プローブ11は、コンベックスアレイ22bが、リニアアレイ22aに対してz方向にスライド可能な構造を有してもよい。その場合、図2図4に示すコンベックスアレイ22bの配置を任意に選択できる。

0044

図1の説明に戻って、装置本体12は、処理回路(processing circuitry)31、記憶回路(記憶部)32、入力回路(入力部)33、ディスプレイ(表示部)34、基準信号発生回路35、送受信回路36、エコーデータ処理回路37、及び画像生成回路38を備える。

0045

処理回路31は、専用又は汎用のCPU(central processing unit)又はMPU(micro processor unit)の他、特定用途向け集積回路ASIC:application specific integrated circuit)、及び、プログラマブル論理デバイスなどを意味する。プログラマブル論理デバイスとしては、例えば、単純プログラマブル論理デバイス(SPLD:simple programmable logic device)、複合プログラマブル論理デバイス(CPLD:complex programmable logic device)、及び、フィールドプログラマブルゲートアレイFPGA:field programmable gate array)などが挙げられる。処理回路31は記憶回路32に記憶された、又は、処理回路31内に直接組み込まれたプログラム読み出し実行することで図5に示す機能311〜314を実現する。

0046

また、処理回路31は、単一の回路によって構成されてもよいし、複数の独立した回路を組み合わせによって構成されてもよい。後者の場合、プログラムを記憶する記憶回路32は処理回路31ごとに個別に設けられてもよいし、単一の記憶回路32が複数の回路(処理回路)の機能に対応するプログラムを記憶するものであってもよい。

0047

記憶回路32は、RAM(random access memory)、フラッシュメモリ(flash memory)等の半導体メモリ素子ハードディスク光ディスク等によって構成される。記憶回路32は、USB(universal serial bus)メモリ及びDVD(digital video disk))などの可搬型メディアによって構成されてもよい。記憶回路32は、処理回路31において用いられる各種処理プログラムアプリケーションプログラムの他、OS(operating system)等も含まれる)や、プログラムの実行に必要なデータや、医用画像を記憶する。また、OSに、操作者に対するディスプレイ34への情報の表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を入力回路33によって行なうことができるGUI(graphical user interface)を含めることもできる。

0048

入力回路33は、操作者によって操作が可能なポインティングデバイスマウス等)やキーボード等の入力デバイスからの信号を入力する回路であり、ここでは、入力デバイス自体も入力回路33に含まれるものとする。操作者により入力デバイスが操作されると、入力回路33はその操作に応じた入力信号を生成して処理回路31に出力する。なお、装置本体12は、入力デバイスがディスプレイ34と一体に構成されたタッチパネルを備えてもよい。

0049

ディスプレイ34は、液晶ディスプレイやOLED(organic light emitting diode)ディスプレイなどの一般的な表示出力装置により構成され、処理回路31の制御に従って画像生成回路38によって生成された画像データを表示する。

0050

基準信号発生回路35は、処理回路31からの制御信号に従って、送受信回路36に対して、例えば、超音波パルスの中心周波数とほぼ等しい周波数連続波又は矩形波を発生する。

0051

送受信回路36は、処理回路31からの制御信号に従って、超音波プローブ11に対して送受信を行なわせる。送受信回路36は、超音波プローブ11から送信超音波を放射させるための駆動信号を生成する送信回路361と、超音波プローブ11からの受信信号に対して整相加算を行なう受信回路362を備える。

0052

送信回路361は、図示しない、レーパルス発生器送信遅延回路、及びパルサを備える。レートパルス発生器は、送信超音波の繰り返し周期を決定するレートパルスを、基準信号発生回路35から供給される連続波又は矩形波を分周することによって生成し、このレートパルスを送信遅延回路に供給する。送信遅延回路は、送信に使用される振動子と同数Nチャンネル)の独立な遅延回路から構成されており、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収束するための遅延時間と所定の方向に送信超音波を放射するための遅延時間をレートパルスに与え、このレートパルスをパルサに供給する。パルサは、Nチャンネルの独立な駆動回路を有し、超音波プローブ11に内蔵された振動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。

0053

送受信回路36の受信回路362は、図示しないプリアンプ、A/D(analog to digital)変換回路受信遅延回路、及び加算回路を備える。プリアンプは、Nチャンネルから構成され、振動子によって電気的な受信信号に変換された微小信号を増幅して十分なS/Nを確保する。プリアンプにおいて所定の大きさに増幅されたNチャンネルの受信信号は、A/D変換回路にてデジタル信号に変換され、受信遅延回路に送られる。受信遅延回路は、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、所定方向に対して受信指向性を設定するための偏向用遅延時間をA/D変換回路から出力されるNチャンネルの受信信号の各々に与える。加算回路は、受信遅延回路からの受信信号を整相加算(所定の方向から得られた受信信号の位相を合わせて加算)する。

0054

エコーデータ処理回路37は、処理回路31からの制御信号に従って、受信回路362から入力されたエコーデータに対して、超音波画像を生成するための処理を行なう。例えば、エコーデータ処理回路37は、対数圧縮処理及び包絡線検波処理等のBモード処理や、直交検波処理及びフィルタ処理等のドプラ(doppler)処理などを行なう。

0055

画像生成回路38は、処理回路31からの制御信号に従って、エコーデータ処理回路37から入力されたデータを、スキャンコンバータ(scan converter)によって走査変換して超音波画像データを生成する。そして、画像生成回路38は、超音波画像データに基づく超音波画像をディスプレイ34に表示させる。超音波画像は、例えばBモード画像やカラードプラ画像である。

0056

続いて、第1実施形態に係る超音波診断装置1の機能について説明する。

0057

図5は、第1実施形態に係る超音波診断装置1の機能を示すブロック図である。

0058

処理回路31がプログラムを実行することによって、超音波診断装置1は、コンベックススキャン実行機能311、回動角決定機能312、リニアスキャン実行機能313、及びスキャン方式切り替え機能314として機能する。なお、機能311〜314がソフトウェア的に機能する場合を例に挙げて説明するが、それら機能311〜314の一部又は全部は、超音波診断装置1にハードウェア的にそれぞれ設けられるものであってもよい。

0059

コンベックススキャン実行機能311は、超音波プローブ11のコンベックスアレイ22bを制御して、コンベックススキャンを実行させる機能である。操作者が超音波画像上で穿刺針の臓器、例えば前立腺への挿入位置を確認できるようにコンベックススキャンが実行される。コンベックススキャンによる超音波画像は、図8に示される。

0060

回動角決定機能312は、コンベックススキャン実行機能311による超音波画像上で設定される穿刺ターゲットの位置に基づいて、スキャン方式切り替え機能314によるスキャン方式の切り替えにおける回動角を決定する機能である。

0061

リニアスキャン実行機能313は、超音波プローブ11のリニアアレイ22aを制御して、リニアスキャンを実行させる機能である。操作者が穿刺針の側方から見た超音波画像上で穿刺ターゲット及び穿刺針を確認できるようにリニアスキャンが実行される。リニアスキャンによる超音波画像は、図10に示される。

0062

スキャン方式切り替え機能314は、コンベックススキャン311によるコンベックススキャンの実行中に超音波プローブ11の切り替えスイッチ21aが押圧されると、回動角決定機能312によって決定された回動角に従って回動軸22dが回動(正方向に回転)するように回動駆動部22eを制御する機能と、スキャン方式をコンベックススキャンからリニアスキャンに切り替える機能とを含む。また、スキャン方式切り替え機能314は、リニアスキャン312によるリニアスキャンの実行中に超音波プローブ11の切り替えスイッチ21aが押圧されると、回動角決定機能312によって決定された回動角に従って回動軸22dが回動(負方向に回転)するように回動駆動部22eを制御する機能と、スキャン方式をリニアスキャンからコンベックススキャンに切り替える機能とを含む。

0063

例えば、回動軸22d(アレイ22a,22b)が、3個の穿刺ターゲットに対して穿刺を繰り返す場合を考える。その場合、スキャン方式切り替え機能314は、1個目の穿刺ターゲットに対する穿刺において回動軸22dを第1の回動角θ1だけ正方向に回転させた後に回動軸22dを同じ第1の回動角θ1だけ負方向に回転させる。スキャン方式切り替え機能314は、続く2個目の穿刺ターゲットに対する穿刺において回動軸22dを第2の回動角θ2だけ正方向に回転させた後に回動軸22dを第2の回動角θ2だけ負方向に回転させる。スキャン方式切り替え機能314は、続く3個目の穿刺ターゲットに対する穿刺において回動軸22dを第3の回動角θ3だけ正方向に回転させた後に回動軸22dを第3の回動角θ3だけ負方向に回転させることになる。

0064

ここで、回動角決定機能312は超音波診断装置1に必須の機能ではない。回動角決定機能312が無い場合、コンベックススキャン311によるコンベックススキャンの実行中に超音波プローブ11の切り替えスイッチ21aが押圧されると、予め設定された一定の回動角に従って回動軸22dが回動(正方向に回転)される。また、回動角決定機能312が無い場合、リニアスキャン312によるリニアスキャンの実行中に超音波プローブ11の切り替えスイッチ21aが押圧されると、予め設定された一定の回動角に従って回動軸22dが回動(負方向に回転)される。

0065

例えば、回動角決定機能312が無い場合に、回動軸22d(アレイ22a,22b)が、3個の穿刺ターゲットに対して穿刺を繰り返す場合を考える。その場合、回動軸22dの回動角θが、予め設定されたなす角α(図7に図示)とされ、1個目の穿刺ターゲットに対する穿刺において回動軸22dは回動角αだけ正方向に回転された後に同じ回動角αだけ負方向に回転される。続く2個目の穿刺ターゲットに対する穿刺において回動軸22dは同じ回動角αだけ正方向に回転された後に同じ回動角αだけ負方向に回転される。続く3個目の穿刺ターゲットに対する穿刺において回動軸22dは同じ回動角αだけ正方向に回転された後に同じ回動角αだけ負方向に回転される。

0066

続いて、第1実施形態に係る超音波診断装置1の動作について、図1及び図6を用いて説明する。

0067

図6は、第1実施形態に係る超音波診断装置1の動作を示すフローチャートである。

0068

超音波診断装置1は、入力回路33を介してスキャンの開始入力がなされると、超音波プローブ11のスキャン方式がコンベックススキャンとなるようにコンベックスアレイ22bの位置がセットされる(ステップST1)。

0069

超音波診断装置1は、操作者が超音波画像上で穿刺針の臓器、例えば前立腺への挿入位置を確認できるように、超音波プローブ11のコンベックスアレイ22bを制御してコンベックススキャンを開始させる(ステップST2)。超音波診断装置1は、ステップST2によって開始されたコンベックススキャンによる超音波画像上で穿刺ターゲットを設定する(ステップST3)。

0070

図7は、コンベックススキャンを説明するための図である。図8は、コンベックススキャンによる超音波画像の一例を示す図である。

0071

図7は、臓器としての前立腺Pと、前立腺Pに含まれる関心部位Bとを示す。前立腺Pに対してコンベックススキャンが実行されると、図8に示すx−y断面の超音波画像が得られる。図8に示す超音波画像は、図7に示す前立腺Pに相当する前立腺像IPと、関心部位Bに相当する関心部位像IBと、穿刺ターゲットITとを含む。

0072

ここで、穿刺ターゲットITは、操作者によって関心部位像IB上に設定されてもよいし、予め決定され超音波画像に合成された複数の穿刺ターゲットの候補の中から選択された候補の位置が穿刺ターゲットの位置として設定されてもよい。その場合、コンベックススキャンで生成された超音波画像であって、穿刺アダプタ24(図2図4に図示)における穿刺針ガイド用の複数の貫通穴の位置に対応する位置に、複数の穿刺ターゲットの候補が合成される。

0073

操作者は、図8に示す略リアルタイムの超音波画像を目視しながら穿刺針Nを進めることができる。

0074

また、コンベックススキャンによる超音波画像に、リニアスキャンによるスキャン面のマーカが合成されてもよい。図8では当該マーカが破線で示される。

0075

図1及び図6の説明に戻って、超音波診断装置1は、コンベックススキャンによる超音波画像上で設定された穿刺ターゲットの位置に基づいて、スキャン方式の切り替えにおける回動角を決定する(ステップST4)。超音波診断装置1は、切り替えスイッチ21a(図2図4に図示)を介してスキャン方式がコンベックススキャンからリニアスキャンに切り替えられたか否かを判断する(ステップST5)。

0076

ステップST5にてYES、すなわち、スキャン方式がコンベックススキャンからリニアスキャンに切り替えられたと判断される場合、超音波診断装置1は、コンベックススキャンを終了させ、ステップST4によって決定された回動角に従って回動軸22dを回動(正方向に回転)させる(ステップST6)。ステップST6による回動の回動角は、リニアスキャンによるスキャン中心がステップST3によって設定された穿刺ターゲットの位置となるように決定される。

0077

超音波診断装置1は、操作者が穿刺針の側方から見た超音波画像上で穿刺ターゲット及び穿刺針を確認できるように、超音波プローブ11のリニアアレイ22aを制御してリニアスキャンを開始させる(ステップST7)。

0078

図9は、リニアスキャンを説明するための図である。図10は、リニアスキャンによる超音波画像の一例を示す図である。

0079

図9は、図7に示すアレイ22a,22bが回動軸22dの軸を中心として回動角θだけ回動した状態を示す。図9は、臓器としての前立腺Pと、前立腺Pに含まれる関心部位Bとを示す。前立腺Pに対してリニアスキャンが実行されると、図10に示すy−z断面の超音波画像が得られる。図10に示す超音波画像は、図9に示す前立腺Pに相当する前立腺像IPと、関心部位Bに相当する関心部位像IBと、穿刺ターゲットITと、穿刺針INとを含む。

0080

操作者は、図10に示す略リアルタイムの超音波画像を目視しながら穿刺針Nを進めることができる。

0081

図1及び図6の説明に戻って、超音波診断装置1は、切り替えスイッチ21a(図2図4に図示)を介してスキャン方式がリニアスキャンからコンベックススキャンに切り替えられたか否かを判断する(ステップST8)。

0082

ステップST8にてYES、すなわち、スキャン方式がリニアスキャンからコンベックススキャンに切り替えられたと判断される場合、超音波診断装置1は、リニアスキャンを終了させ、ステップST4によって決定された回動角(又は、予め設定された一定の回動角)に従って回動軸22dを回動(負方向に回転)させる(ステップST9)。超音波診断装置1は、超音波プローブ11のコンベックスアレイ22bを制御してコンベックススキャンを開始させる(ステップST2)。

0083

超音波診断装置1は、超音波プローブ11のリニアアレイ22aを制御してリニアスキャンを開始させる(ステップST7)。超音波プローブ11のコンベックスアレイ22bを制御してコンベックススキャンを開始させる(ステップST2)。

0084

一方、ステップST5にてNO、すなわち、スキャン方式がコンベックススキャンからリニアスキャンに切り替えられていないと判断される場合、超音波診断装置1は、スキャンの終了指示受け付けたか否かを判断する(ステップST10)。ステップST10の判断にてYES、すなわち、スキャンの終了指示を受け付けたと判断される場合、超音波診断装置1は、スキャンを終了する。一方、ステップST10の判断にてNO、すなわち、スキャンの終了指示を受け付けていないと判断される場合、超音波診断装置1は、ステップST5の判断に戻る。

0085

また、ステップST8にてNO、すなわち、スキャン方式がリニアスキャンからコンベックススキャンに切り替られていないと判断される場合、超音波診断装置1は、スキャンの終了指示を受け付けたか否かを判断する(ステップST11)。ステップST11の判断にてYES、すなわち、スキャンの終了指示を受け付けたと判断される場合、超音波診断装置1は、スキャンを終了する。一方、ステップST11の判断にてNO、すなわち、スキャンの終了指示を受け付けていないと判断される場合、超音波診断装置1は、ステップST8の判断に戻る。

0086

例えば、超音波診断装置1が3個の穿刺ターゲット(3個の回動角θ1〜θ3)について図6に示すステップST2〜ST9の動作を繰り返す場合を考える。その場合、超音波診断装置1は、1周期目のステップST6で回動軸22d(アレイ22a,22b)を第1の回動角θ1だけ正方向に回転させた後にステップST9で回動軸22dを第1の回動角θ1だけ負方向に回転させる。超音波診断装置1は、続く2周期目のステップST6で回動軸22dを第2の回動角θ2だけ正方向に回転させた後にステップST9で回動軸22dを第2の回動角θ2だけ負方向に回転させる。超音波診断装置1は、続く3周期目のステップST6で回動軸22dを第3の回動角θ3だけ正方向に回転させた後にステップST9で回動軸22dを第3の回動角θ3だけ負方向に回転させる。

0087

第1実施形態に係る超音波診断装置1によると、第1振動子セット22aと第2振動子セット22bとの相互の切り替えが自動的に行なわれるので、回動操作を行なう操作者の操作性を向上させることができる。

0088

また、第1実施形態に係る超音波診断装置1によると、いずれかの振動子セットによるスキャン面に現れていた穿刺ターゲットを、切り替え後の他の振動子セットによるスキャン面に現すことができる。

0089

(第2実施形態)
第2実施形態に係る超音波プローブ及び超音波診断装置の構成は、図1に示す第1実施形態に係る超音波プローブ及び超音波診断装置の構成と同等であるので、図示及び説明を省略する。

0090

図11は、第2実施形態に係る超音波プローブの構造例を示す図である。

0091

図11は、第2実施形態に係る超音波プローブ11Aを示す。超音波プローブ11Aは、体表用プローブである。超音波プローブ11Aは、装置本体12による制御に従って、被検体に対して超音波の送受波を行なう。

0092

図11の左側は、図11の右側に示す超音波プローブ11AのIV−IV断面(x−y断面)図を示し、図11の右側は、超音波プローブ11Aを側方(y−z面)から見た図を示す。

0093

超音波プローブ11Aは、ハンドル部21、プローブ本体(先端部)22A、及びケーブル23によって構成される。

0094

また、超音波プローブ11Aは、穿刺針をガイドするための穿刺アダプタ24Aを装着可能である。穿刺アダプタ24Aの所定の位置には、穿刺針ガイド用の貫通穴(孔)が形成される。

0095

プローブ本体22Aは、回転支持体22c、回動軸22d、音響窓(図示しない)、信号線22g、溶液層22h、第1振動子セット22j、第2振動子セット22k、及び回転駆動部(電磁石)22lを備える。第1振動子セット22j及び第2振動子セット22kによるスキャン方式は異なるものとする。

0096

なお、図11に示す超音波プローブ11Aにおいて、図2に示す超音波プローブ11と同一の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。

0097

超音波プローブ11Aの第2振動子セット22kの、プローブ本体22Aの軸の直交方向(z方向)の中心位置は、第1振動子セット22jのz方向の中心位置と略一致する。また、z方向の直交面(x−y断面)において、第1振動子セット22jのスキャン面と、第2振動子セット22kの中心線とのなす角(図12に図示するβ)は180°以下であることが好適である。超音波プローブ11Aが用いられる場合、z方向に対して平行ではなく斜めに穿刺針が進行するからである。

0098

第1振動子セット22jは、z方向に沿った列に複数の振動子が配置された構造をもつ。z方向に沿った列は、1列であってもよいし、複数列であってもよい。各振動子は電気音響変換素子であり、送信時には電気パルスを超音波パルスに変換し、又、受信時には超音波反射波を電気信号に変換する機能を有する。第1振動子セット22jは、例えば、リニアアレイである。以下、第1振動子セット22jがリニアアレイである場合を例にとって説明する。

0099

リニアアレイ22jにおいて複数の振動子が1〜3列程度配置されている場合、リニアアレイ22jの前面には超音波をx方向に集束するためのレンズ材(図示しない)が備えられる。一方で、リニアアレイ22jにおいて複数の振動子が十分な列数だけ配置されている場合、超音波をx方向に集束するために電子フォーカスが利用される。

0100

第2振動子セット22kは、z方向に略直交する面(x−y断面)上に複数の振動子が配置された構造をもつ。z方向に略直交する面は、1面であってもよいし、複数面であってもよい。第2振動子セット22kは、例えば、z方向に略直交する面上であって、曲率半径が回動半径に略一致するような円周の一部分に、複数の振動子が配置されたコンベックスアレイである。以下、第2振動子セット22kがコンベックスアレイである場合を例にとって説明する。

0101

コンベックスアレイ22kにおいて複数の振動子が1〜3面程度配置されている場合、コンベックスアレイ22kの前面には超音波をz方向に集束するためのレンズ材(図示しない)が備えられる。一方で、コンベックスアレイ22kにおいて複数の振動子が十分な面数だけ配置されている場合、超音波をz方向に集束するために電子フォーカスが利用される。

0102

なお、アレイ22j,22kの後面にはそれぞれ、背面反射を防ぐためのバッキングを備えるものとするが説明を省略する。

0103

回転駆動部22lは、切り替えスイッチ21aが押圧されると、装置本体12から指示された回動角に従って回動軸22dを軸中心に回動させる。なお、回転駆動部22lは、切り替えスイッチ21aが押圧されると、予め設定された一定の回動角に従って回動軸22dを軸中心に回動させてもよい。

0104

第2実施形態に係る超音波診断装置1Aの機能は、図5に示す第1実施形態に係る超音波診断装置1の機能と同等であるので説明を省略する。また、第2実施形態に係る超音波診断装置1Aの動作は、図6に示す第1実施形態に係る超音波診断装置1の動作と同等であるので説明を省略する。

0105

図12は、リニアスキャンを説明するための図である。図13は、リニアスキャンによる超音波画像の一例を示す図である。

0106

図12は、関心部位Bを示す。体表からリニアスキャンが実行されると、図13に示すy−z断面の超音波画像が得られる。図13に示す超音波画像は、図12に示す関心部位Bに相当する関心部位像IBを含む。操作者は、図13に示す略リアルタイムの超音波画像を目視しながら穿刺針Nを進めることができる。

0107

また、リニアスキャンによる超音波画像に、コンベックススキャンによるスキャン面のマーカが合成されてもよい。図13では当該マーカが破線で示される。

0108

図14は、コンベックススキャンを説明するための図である。図15は、コンベックススキャンによる超音波画像の一例を示す図である。

0109

図14は、図12に示すアレイ22j,22kが回動軸22dの軸を中心として回動角θだけ回動した状態を示す。図14は、関心部位Bを示す。体表からリニアスキャンが実行されると、図15に示すx−y断面の超音波画像が得られる。図15に示す超音波画像は、図14に示す関心部位Bに相当する関心部位像IBと、穿刺針INとを含む。操作者は、図15に示す略リアルタイムの超音波画像を目視しながら穿刺針Nを進めることができる。

0110

第2実施形態に係る超音波診断装置1Aによると、第1振動子セット22jと第2振動子セット22kとの相互の切り替えが自動的に行なわれるので、回動操作を行なう操作者の操作性を向上させることができる。

0111

また、第2実施形態に係る超音波診断装置1Aによると、いずれかの振動子セットによるスキャン面に現れていた穿刺ターゲットを、切り替え後の他の振動子セットによるスキャン面に現すことができる。

0112

(第3実施形態)
第3実施形態に係る超音波プローブ及び超音波診断装置の構成は、図1に示す第1実施形態に係る超音波プローブ及び超音波診断装置の構成と同等であるので、図示及び説明を省略する。

0113

図16は、第3実施形態に係る超音波プローブの構造例を示す図である。

0114

図16は、第3実施形態に係る超音波プローブ11Bを示す。超音波プローブ11Bは、主に、直腸から挿入して内部臓器を画像化するのに適した体腔内用のものである。超音波プローブ11Bは、装置本体12による制御に従って、被検体に対して超音波の送受波を行なう。

0115

図16の左側は、図16の右側に示す超音波プローブ11AのV−V断面(x−y断面)図を示し、図16の右側は、超音波プローブ11Bを側(y−z面)から見た図を示す。

0116

超音波プローブ11Bは、ハンドル部21、プローブ本体(先端部)22B、及びケーブル23によって構成される。

0117

また、超音波プローブ11Bは、穿刺針をガイドするための穿刺アダプタ24を装着可能である。穿刺アダプタ24の所定の位置には、穿刺針ガイド用の複数の貫通穴(孔)が形成される。超音波プローブ11Bは、超音波プローブ11Bの位置と、超音波プローブ11Bの軸の向きと、超音波プローブ11Bの回動角とを測定する2個の位置センサ磁気センサ)Mを装着可能である。

0118

プローブ本体22Bは、第1振動子セット22a、第2振動子セット22b、信号線22g、溶液層22h、及び音響窓22fを備える。第1振動子セット22a及び第2振動子セット22bによるスキャン方式は異なるものとする。

0119

なお、図16に示す超音波プローブ11Bにおいて、図2に示す超音波プローブ11と同一の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。

0120

音響窓22mは、被検体と直接接触する筐体のうちプローブ本体22Bの軸を中心とする円周の全部又は一部(送受信開口の部分)に設けられ、超音波を透過し易い材料が選択される。筐体は、リニアアレイ22a、コンベックスアレイ22b、及び一部の信号線22gを収容する。

0121

超音波診断装置1Bは、操作者によってスキャン方式の切り替えるための回動操作が手動的に行なわれる場合に、切り替え前のスキャン方式による超音波画像上で設定された穿刺ターゲットIT(図8に図示)の位置を含むように切り替え後のスキャン方式によるスキャン面を誘導するものである。切り替え後のスキャン方式によるスキャン面が穿刺ターゲットITの位置を含む場合に、超音波診断装置1Bは、その旨の報知(表示及び音声のうち少なくとも一方)を行なう。

0122

超音波診断装置1Bに近接して送信器磁気トランスミッタ)が配置される。送信器からは、3次元方向の磁場が時間的に切り替えられて放射され、それに同期して位置センサMが3次元座標を検知することで、超音波診断装置1Bは、超音波プローブ11Bの回動角を測定する。

0123

超音波診断装置1Bは、コンベックススキャンによる超音波画像上に設定された穿刺ターゲットIT(図8に図示)の空間的な位置を算出できるので、リニアスキャンによるスキャン面が穿刺ターゲットITを含む場合の目標回動角を算出することができる。そして、超音波診断装置1Bは、回動操作による超音波プローブ11Bの測定回動角が目標回動角に略一致する場合に報知を行なうことができる。

0124

なお、超音波診断装置1Bは、位置センサMが3次元座標を検知することで、超音波プローブ11Bの空間的な位置と、超音波プローブ11Bの軸の向きとを測定することもできる。その場合、超音波プローブ11Bの回動操作中に超音波プローブ11Bの位置や超音波プローブ11Bの軸の向きが変化すると、超音波プローブ11Bの測定位置や超音波プローブ11Bの軸の測定向きが変化するが、それらの変化をも総合評価して、リニアスキャンによるスキャン面が穿刺ターゲットIT(図8に図示)を含む時に報知を行なうことができる。

0125

第3実施形態に係る超音波診断装置1Bによると、いずれかの振動子セットによるスキャン面に現れていた穿刺ターゲットを、切り替え後の他の振動子セットによるスキャン面に現すことができる。

0126

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

0127

1〜1B超音波診断装置
11〜11B超音波プローブ
12 装置本体
21ハンドル部
21a切り替えスイッチ
22〜22Bプローブ本体
22a,22j 第1振動子セット
22b,22k 第2振動子セット
22c回転支持体
22d回動軸
22e,22l回転駆動部
22f,22m音響窓
22g信号線
22h溶液層
24,24A 穿刺アダプタ

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

関連する公募課題一覧

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ