JP4607538B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、超音波により被検体の体内を画像化し診断を行う超音波診断装置に係り、特に三次元の画像を表示する超音波診断装置に関する。

近年、超音波診断装置においては超音波の三次元走査により三次元画像の表示が可能になってきており、その画像による診断も普及してきている。そして、三次元画像を得るための三次元走査方法は、超音波の二次元走査が可能な超音波プローブを被検体に接触させた状態で手動で移動することにより超音波の三次元走査に拡張する超音波プローブ移動方式に始まり、最近では超音波プローブを被検体に接触させただけで超音波の三次元走査が可能な超音波診断装置も出てきている。

しかし、超音波診断装置から得られる三次元画像は、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置などに比べて視野範囲が狭く、普段から見慣れていない者にとっては表示された三次元画像から被検体の部位やその部位の視点方向を容易には判断できない場合が多い。また、最近の超音波診断装置では、表示した三次元画像の視点を変更し任意の方向から診断部位を観察できるようになっているので、その三次元画像の判断を更に難しいものにしている。

そこで、三次元画像が得られたときの超音波の走査方向を示すインジケータを表示することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この提案によれば、超音波プローブ移動方式により得られる三次元画像と共にその画像に対応した超音波プローブの二次元走査面や走査方向を示すインジケータが表示されるようになっている。
特開２０００−２３８号公報

しかしながら、三次元画像の撮影が可能な超音波診断装置においては、普段から使い慣れた超音波診断装置の操作者以外は、三次元画像或いは三次元画像と共に表示されたインジケータから直ちに三次元画像に対する超音波プローブの方向を判断するのは容易でない問題がある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、三次元画像とともに表示されたインジケータから超音波プローブの方向の対応付が容易な超音波診断装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の超音波診断装置は、被検体に対して超音波を三次元に走査して送受波を行う超音波プローブと、前記超音波プローブの少なくとも二面に設けられ、面ごとに異なる色を含むように構成された複数のマーカと、前記超音波プローブを駆動する駆動信号の送信、及び前記超音波プローブからの超音波の受波に基づく超音波受信信号の受信を行う送受信手段と、前記送受信手段からの受信信号に基づき三次元の画像データを生成する画像データ生成手段と、前記送受信手段における三次元の走査範囲を示す略四角錐形状であり、前記画像データの方向に連動して、前記複数のマーカの色に応じて少なくともいずれかの側面が色付けされたインジケータを生成するインジケータ生成手段と、前記画像データ生成手段により生成された画像データと共に、前記画像データに応じて生成された前記インジケータを表示する表示手段とを有することを特徴とする。

また、上記課題を解決するために本発明の超音波診断装置は、被検体に対して超音波を二次元に走査して送受波を行う超音波プローブと、前記超音波プローブの少なくとも二面に設けられ、面ごとに異なる色を含むように構成された複数のマーカと、前記超音波プローブの位置を検出する位置検出手段と、前記超音波プローブを駆動する駆動信号の送信、及び前記超音波プローブからの超音波の受波に基づく超音波受信信号の受信を行う送受信手段と、前記被検体に対して前記超音波プローブを所定の方向へ移動させて超音波の三次元の走査を行うことにより前記送受信手段から得られる受信信号、及び前記位置検出手段により前記超音波プローブの移動から得られる位置データに基づき三次元の画像データを生成する画像生成手段と、前記画像生成手段における少なくとも一方向の走査範囲を示す形状であり、前記画像データの方向に連動して、前記複数のマーカの色に応じて少なくともいずれかの側面が色付けされたインジケータを生成するインジケータ生成手段と、前記画像データ生成手段により生成された画像データと共に、前記画像データに応じて生成されたインジケータを表示する表示手段とを有することを特徴とする。
また、上記課題を解決するために本発明の超音波診断装置は、被検体に対して超音波を二次元に走査して送受波を行う超音波プローブと、前記超音波プローブの少なくとも二面に設けられ、面ごとに異なる色を含むように構成された複数のマーカと、前記超音波プローブを移動させる距離、又は前記超音波プローブを煽る角度を設定する超音波プローブ動作設定手段と、前記超音波プローブを駆動する駆動信号の送信、及び前記超音波プローブからの超音波の受波に基づく超音波受信信号の受信を行う送受信手段と、前記被検体に対して前記超音波プローブを前記超音波プローブ動作設定手段により設定された動作をさせて超音波の三次元の走査を行うことにより前記送受信手段から得られる受信信号、及び前記超音波プローブ動作設定手段により設定された距離又は角度に基づき三次元の画像データを生成する画像生成手段と、前記画像生成手段における三次元の走査範囲を示す形状であり、前記画像データの方向に連動して、前記複数のマーカの色に応じて側面が色付されたインジケータを生成するインジケータ生成手段と、前記画像データ生成手段により生成された画像データと共に、前記画像データに応じて生成されたインジケータを表示する表示手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、三次元画像と共に表示されたインジケータを用いて三次元の走査範囲と、走査範囲に対応する超音波プローブの方向とを関連付けて直感的に理解することができる。これにより、超音波プローブの走査が容易になり迅速に診断を行うことができる。

本発明の実施例を説明する。

以下、本発明の実施例１に係る超音波診断装置を図１乃至図８を参照して説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る超音波診断装置の構成を示したブロック図である。この超音波診断装置１０は、被検体Ｐに対して超音波の送受波を行なう超音波プローブ１と、超音波プローブ１に対して超音波駆動信号の送信と反射信号の受信を行なう送受信部２と、送受信部２によって得られた受信信号を処理してＢモードデータ、カラードプラデータ等のデータを生成するデータ生成部３とを備えている。

また、超音波診断装置１０は、Ｂモードデータ、カラードプラデータ等のデータから二次元或いは三次元のＢモード画像データ、カラードプラ画像データ等の画像データを生成する画像データ生成部４と、三次元画像データに対する超音波プローブ１の方向を示すインジケータ部を生成するインジケータ生成部５と、画像データ生成部４において生成された画像データやインジケータ生成部５において生成されたインジケータ部を表示する表示部６と、画像データ生成モードの選択や各種コマンド信号の入力を行なう操作部７と、前述の送受信部２、データ生成部３、画像データ生成部４、インジケータ生成部５などの各ユニットを統括して制御するシステム制御部８とを備えている。

超音波プローブ１は、被検体Ｐの体表面にその先端面を接触させた状態で、超音波を二次元或いは三次元に走査し、超音波の送受波を行なうものであり、例えば、二次元のマトリックス状に配列された複数個（Ｍ×Ｎ個）の圧電振動子をその先端部分に有している。この圧電振動子は電気音響変換素子であり、送波時には電気パルス（超音波駆動信号）を超音波パルス（送信超音波）に変換し、また受波時には被検体Ｐからの超音波反射波（受信超音波）を電気信号（超音波受信信号）に変換する機能を有している。

送受信部２は、超音波プローブ１から送信超音波を発生させるための超音波駆動信号を生成する送信部２１と、超音波プローブ１の圧電振動子から得られる複数チャンネルの超音波受信信号に対して整相加算を行なう受信部２２を備えている。

送信部２１では、被検体に放射する超音波パルスの繰り返し周期（Ｔｒ）を決定するレートパルス発生させ、送信において所定の深さに超音波を集束するための集束用遅延時間と二次元或いは三次元の走査方向に超音波を送信するための偏向用遅延時間とをレートパルスに与えた後、超音波プローブ１に内蔵されたＭ×Ｎ個の圧電振動子を駆動し、被検体Ｐに対して送信超音波を放射するための超音波駆動パルスを生成する。

受信部２２では、超音波プローブ１からの微小な超音波受信信号を増幅し十分なＳ／Ｎを確保し、この超音波受信信号に対して所定の深さからの受信超音波を集束して細い受信ビーム幅を得るための集束用遅延時間と二次元或いは三次元走査方向に超音波の受信指向性を設定するための偏向用遅延時間とを与えた後、圧電振動子からのＭ×Ｎチャンネルの超音波受信信号は整相加算して１つに纏める。

データ生成部３は、受信部２２で整相加算された超音波受信信号に対してＢモードデータを生成するための信号処理を行なうＢモードデータ生成部３１と、超音波受信信号に対してカラードプラデータを生成するための信号処理を行なうカラードプラデータ生成部３２とを備え、データ生成部３により生成されたＢモードデータ、カラードプラデータ等のデータは画像データ生成部４に出力される。

Ｂモードデータ生成部３１では、受信部２２からの整相加算された超音波受信信号に対して包絡線検波が行われた後、対数変換される。そして、対数変換された信号は、デジタル信号に変換されてＢモードデータが生成される。

カラードプラデータ生成部３２では、受信部２２からの整相加算された超音波受信信号に対してドプラ偏移周波数が検出され、デジタル信号に変換された後、血流情報のみが抽出され、その抽出されたドプラ信号に対して自己相関処理が行われる。そして、この自己相関処理結果に基づいて血流の平均流速値、分散値などを算出してカラードプラデータが生成される。

画像データ生成部４は、データ生成部３からの出力されたＢモードデータ、カラードプラデータ等のデータを保存する画像データ記憶部４１と、画像データ記憶部４１からフレーム毎に供給された複数の画像データから三次元画像データを生成する演算処理部４２と、画像データと設定パラメータ等の情報の合成処理を行うデータ合成部４３とを備え、画像データ生成部４により生成された二次元或いは三次元のＢモード画像データ、カラードプラ画像データ等の画像データが表示部６に出力される。

画像データ記憶部４１では、データ生成部３からのＢモードデータ、カラードプラデータ等のデータを超音波走査毎に順次保存する。

演算処理部４２では、画像データ記憶部４１に保存されている複数の走査面（フレーム）の画像データを、三次元空間に配置させ、断層面に垂直な方向に奥行きをもった三次元画像データを構築した後、その三次元画像データを二次元座標に投影する。

データ合成部４３は、画像データ記憶部４１からの二次元画像データや、演算処理部４２からの三次元画像データに設定パラメータなどの情報を合成処理した後、表示部６へ出力する。また、データ合成部４３は、演算処理部４２からの三次元画像データにインジケータ生成部５により生成されたインジケータ部を合成処理した後、表示部６へ出力する。

インジケータ生成部５は、図２に示すように、超音波プローブ１の超音波の三次元走査により形成される走査範囲１−５に対応し、演算処理部４２より生成される三次元画像データと同じ方向を示すインジケータ部６２を生成する。

インジケータ部６２は、例えば三次元の四角錘の形状をしたインジケータ６２−１とインジケータ６２−１のボリュームデータの全体形状を示すワイヤーフレーム６２−２が二次元座標時投影されたもので、データ合成部４３を介して三次元画像データと共に表示部６に表示される。そして、ここでは、インジケータ６２−１は、四角錘の４つの側面のうちの２面がインジケータＡ面６２−１−１及びインジケータＢ面６２−１−２を構成している。

一方、図２（ｂ）に示すように、超音波プローブ１では、予め操作部７から設定された三次元の画像条件に基づいて形成される走査範囲１−５へ超音波の三次元走査が行われる。また、超音波プローブ１における超音波の送受信を行う音響窓１−３近傍のプローブケース１−４の側面には、走査範囲１−５の走査Ａ面１−５−１及び走査Ｂ面１−５−２の位置に対応した例えば三角形状のマーカＡ１−１及びマーカＢ１−２が設けられている。

そして、超音波プローブ１の走査範囲１−５における走査Ａ面１−５−１及び走査Ｂ面１−５−２は、インジケータ部６２のインジケータ６２−１におけるインジケータＡ面６２−１−１及びインジケータＢ面６２−１−２に対応している。

また、インジケータ６２−１は走査範囲１−５が模式的にデザインされたもので、インジケータ６２−１のインジケータＡ面６２−１−１及びインジケータＢ面６２−１−２は、マーカＡ１−１及びマーカＢ１−２に近似したデザインになっている。

従って、超音波プローブ１のマーカＡ１−１及びマーカＢ１−２が、例えば赤色の三角形及び青色の三角形で識別表示された場合には、インジケータ６２−１のインジケータＡ面６２−１−１及びインジケータＢ面６２−１−２の三角形の面は、赤色及び青色のデザインになり、インジケータ６２−１から超音波プローブ１の方向が分かるようになっている。

なお、インジケータ６２−１のインジケータＡ面６２−１−１及びインジケータＢ面６２−１−２以外の四角錘の側面に対応する超音波プローブ１のプローブケース１−４の側面にもマーカＡ１−１及びマーカＢ１−２とは異なるデザインのマーカを設け、インジケータ６２−１のインジケータＡ面６２−１−１及びインジケータＢ面６２−１−２以外の側面にもその側面に対応した前記異なるマーカに近似したデザインを用いるようにしてもよい。

また、インジケータ６２−１の四角錘の底面は、その側面とは異なる例えば超音波プローブ１のマトリックス状の圧電振動子を模したデザインにするようにしてもよい。

更に、超音波プローブ１のマーカＡ１−１又はマーカＢ１−２の面が三次元に形成された場合には、インジケータ６２−１のインジケータＡ面６２−１−１及びインジケータＢ面６２−１−２もマーカＡ１−１及びマーカＢ１−２と同様に三次元に形成されたデザインになり、インジケータ６２−１から超音波プローブ１の方向が分かるようになっている。

図１に戻り、表示部６は、図示しないがＣＲＴ或いは液晶パネルなどのモニタを備え、画像データ生成部４において生成された二次元或いは三次元のＢモード画像データ、カラードプラ画像データ等の画像データやインジケータ部６２がモニタに表示される。

操作部７は、図示しないが操作パネル上にスイッチ、キーボード、トラックボール、マウス等の入力デバイスとタッチコマンドスクリーンを備え、各種コマンド信号の入力、画像データ生成モードの選択等が入力デバイスとタッチコマンドスクリーンを用いて行なわれる。

システム制御部８は、図示しないがＣＰＵと記憶回路を備え、操作部７から供給される各種の入力情報や選択情報等が記憶回路に保存される。そして、ＣＰＵは、これらの情報に基づいて送受信部２、データ生成部３、画像データ生成部４、インジケータ生成部５、表示部６等の各ユニットの制御やシステム全体の制御を行なう。

図３は、三次元画像を用いて検査を行う手順の一例を示したフローチャートである。図１乃至図２、及び図４乃至図６を参照して説明する。

超音波診断装置１０の操作者が、操作部７から三次元の画像条件を設定後、被検体Ｐの患者ＩＤ、氏名などの被検体情報を入力し検査開始の操作を行うことにより、三次元超音波撮影が開始される（ステップＳ１）。

次に、操作者が超音波プローブ１を被検体Ｐに当てることにより、表示部６に被検体Ｐの三次元画像及びインジケータ部が表示される（ステップＳ２）。

図４は、被検体Ｐの三次元画像及びインジケータ部が表示された表示部６の画面の一例を示した図である。図４（ａ）の表示部６の画面６１には、ステップＳ２で超音波プローブ１を被検体Ｐに接触させて超音波の三次元走査を行うことにより、被検体Ｐの三次元の画像６１−１と、この画像６１−１の表示方向に連動し超音波プローブ１の走査範囲１−５に対応したインジケータ部６２が表示される。

画像６１−１は、図４（ｂ）に示すように、超音波プローブ１を被検体Ｐに接触させて被検体Ｐの体内における走査範囲１−５へ超音波を三次元走査させることにより得られる。従って、画像６１−１、画像Ａ面６１−１−１、及び画像Ｂ面６１−１−２が、走査範囲１−５、走査Ａ面１−５−１、及び走査Ｂ面１−５―２に対応している。

インジケータ部６２におけるインジケータ６２−１、インジケータＡ面６２−１−１、及びインジケータＢ面６２−１−２が、走査範囲１−５、走査Ａ面１−５−１、及び走査Ｂ面１−５―２に対応し、走査範囲１−５に対応したインジケータ６２−１は、画像６１−１と同じ方向を示している。

ところで、被検体Ｐの体内に存在する腫瘍Ｄの一部が走査範囲１−５の走査Ａ面１−５−１側に入り込んでいるので、その腫瘍Ｄの一部に対応した腫瘍の一部の画像６１−１−３が画像６１−１の画像Ａ面６１−１−３側に表示されている。

次に、表示部６の画面６１に表示された画像６１−１の観察により、腫瘍の一部の画像６１−１−３を発見した操作者は、腫瘍の一部の画像６１−１−３の全容を観察するために、被検体Ｐの撮影部位を変えるための操作を行う。

操作者は、撮影部位を腫瘍の一部の画像６１−１−３の方向へ移動させるために、画像Ａ面６１−１−１に対応したインジケータＡ面６２−１−１のデザインに近似したマーカＡ１−１の方向（矢印Ｌ１の方向）へ超音波プローブ１を移動する（図３のステップＳ３）。

図５は、被検体Ｐの腫瘍の全容が表示された画面の一例を示す図である。図５（ａ）の表示部６の画面６１ａには、ステップＳ３で超音波プローブ１をＬ１方向へ移動することにより、被検体Ｐの三次元の画像６１−１ａと、この画像６１−１ａの表示方向に連動し、図５（ｂ）の超音波プローブ１の超音波の走査範囲１−５ａを示すインジケータ部６２ａとが表示される。

画面６１ａの画像６１−１ａは、超音波プローブ１を被検体Ｐの体内に存在する腫瘍Ｄが走査範囲１−５に内包される位置まで移動させることにより得られ、腫瘍Ｄの腫瘍の画像６１−１−３ａが表示される。

次に、画面６１ａに表示された画像６１−１ａを、被検体Ｐの撮影部位の方向にあわせるために、操作者は、操作部７から画像６１−１ａの視点の変更操作を行う（図３のステップＳ４）。

図６は、視点変更後の被検体Ｐの画像が表示された画面の一例を示す図である。図６（ａ）の表示部６の画面６１ｂには、ステップＳ４の視点変更操作により、被検体Ｐの三次元の画像６１−１ｂと、この画像６１−１ｂの表示方向に連動し、図６（ｂ）の超音波プローブ１の超音波の走査範囲１−５ａを示すインジケータ部６２ｂとが表示される。

インジケータ部６２ｂは、操作部７からの三次元画像の視点変更操作に基づきインジケータ生成部５により画像６１−１ｂと同じ方向に変更されたものである。

図７は、インジケータ部の他の実施例を示すもので、インジケータ部６２ｃがインジケータ部６２と異なる点は、インジケータ部６２が図４（ａ）に示すように超音波プローブに設けられたマーカのデザインを利用したのに対して、超音波プローブのデザインを利用した点である。

インジケータ部６２ｃは、超音波プローブ１の形状をした三次元のインジケータ６２−１ｃとインジケータ６２−１ｃのボリュームデータの全体形状を示すワイヤーフレーム６２−２ｃが二次元座標時投影されたもので、データ合成部４３を介して三次元画像データと共に表示部６に表示される。

インジケータ６２−１ｃは、超音波プローブ１に近似したデザインになっている。従って、インジケータ６２−１ｃのインジケータＡ面６２−１−１ｃ及びインジケータＢ面６２−１−２ｃも超音波プローブ１のマーカＡ１−１及びマーカＢ１−２に近似して描画されている。

なお、超音波プローブ１のマーカＡ１−１又はマーカＢ１−２の面が三次元に形成された場合には、インジケータ６２−１ｃのインジケータＡ面６２−１−１ｃ及びインジケータＢ面６２−１−２ｃもマーカＡ１−１及びマーカＢ１−２と同様に三次元に形成されたデザインになり、インジケータ６２−１から超音波プローブ１の方向が分かるようになっている。

図８は、インジケータ部の他の実施例を示すもので、インジケータ部６２ｄがインジケータ部６２と異なる点は、インジケータ部６２が図４（ａ）に示すように超音波プローブに設けられたマーカのデザインを利用したのに対して、超音波プローブとそのマーカのデザインを利用した点である。

インジケータ部６２ｄは、超音波プローブ１とマーカＡ１−１及びマーカＢ１−２の形状をした三次元のインジケータ６２−１ｄとインジケータ６２−１ｄのボリュームデータの全体形状を示すワイヤーフレーム６２−２ｄが二次元座標時投影されたもので、データ合成部４３を介して三次元画像データと共に表示部６に表示される。

インジケータ６２−１ｄは、インジケータｅ６２−１ｅ及びインジケータｆ６２−１ｆから構成され、図４（ａ）のインジケータ６２−１と図７（ａ）のインジケータ６２−１ｃが組み合わされたものである。

従って、インジケータｅ６２−１ｅが、超音波プローブ１のデザインに近似している。また、インジケータｅ６２−１ｅのインジケータＡ面６２−１ｅ―１ｄ及びインジケータＢ面６２−１ｅ―２ｄが、超音波プローブ１のマーカＡ１−１及びマーカＢ１−２に近似している。更に、インジケータｆ６２−１ｆのインジケータＡ面６２−１ｆ−１ｄ及びインジケータＢ面６２−１ｆ−２ｄも、超音波プローブ１のマーカＡ１−１及びマーカＢ１−２に近似して描画されている。

なお、超音波プローブ１のマーカＡ１−１又はマーカＢ１−２の面が三次元に形成された場合には、インジケータ６２−１ｄのインジケータＡ面６２−１ｅ−１ｄ及びインジケータＢ面６２−１ｅ−２ｄもマーカＡ１−１及びマーカＢ１−２と同様に三次元に形成されたデザインになり、インジケータ６２−１から超音波プローブ１の方向が分かるようになっている。

以上述べた本発明の実施例１によれば、超音波プローブの走査範囲に対応したマーカを設け、また画面には三次元画像と共にこの画像の表示方向に連動し、超音波プローブの走査範囲に対応したインジケータを表示させ、更にそのインジケータを超音波プローブのマーカに近似したデザインにすることにより、三次元画像に対する超音波プローブの方向が容易に理解できるようになり、迅速に診断を行うことができる。

また、インジケータを超音波プローブ或いは超音波プローブにその走査範囲を組み合わせたデザインにすることで、インジケータと共に表示された三次元画像に対する超音波プローブの方向がより理解しやすいものになる。

以下、本発明の超音波診断装置の実施例２を図９乃至図１１を参照して説明する。なお、本発明の実施例２における超音波診断装置が実施例１と異なる点は、超音波の二次元走査が可能な超音波プローブを被検体に接触させた状態で移動し、超音波の三次元走査に拡張する超音波プローブ移動方式により三次元画像が得られる点である。

図９は、本発明の実施例２に係る超音波診断装置の構成を示したブロック図である。この超音波診断装置１０ａは、被検体Ｐに対して超音波の二次元走査により送受波を行なう超音波プローブ部１ａと、超音波プローブ部１ａの位置を検出する位置信号処理部９と、超音波プローブ部１ａに対して超音波駆動信号の送信と反射信号の受信を行なう送受信部２ａと、送受信部２ａによって得られた受信信号を処理してＢモードデータ、カラードプラデータ等のデータを生成するデータ生成部３ａとを備えている。

また、超音波診断装置１０ａは、Ｂモードデータ、カラードプラデータ等のデータから二次元或いは三次元などのＢモード画像データ、カラードプラ画像データ等の画像データを生成する画像データ生成部４ａと、三次元画像データの表示方向に連動し、超音波プローブ部１ａにおける超音波の走査範囲に対応したインジケータ部を生成するインジケータ生成部５ａと、画像データ生成部４ａにおいて生成された画像データやインジケータ生成部５ａにおいて生成されたインジケータ部を表示する表示部６ａと、画像データ生成モードの選択や各種コマンド信号の入力を行なう操作部７ａと、前述の送受信部２ａ、データ生成部３ａ、画像データ生成部４ａ、インジケータ生成部５ａ、位置信号処理部９などの各ユニットを統括して制御するシステム制御部８ａとを備えている。

超音波プローブ部１ａは、超音波プローブ１−１と、位置検出センサ１−２とを備えている。超音波プローブ１−１は、被検体Ｐの体表面にその先端面を接触させ超音波の送受波を行なうものであり、例えば、一次元に配列した複数個（Ｎ個）の圧電振動子をその先端部分に有している。この圧電振動子は電気音響変換素子であり、送波時には電気パルス（超音波駆動信号）を超音波パルス（送信超音波）に変換し、また受波時には被検体Ｐからの超音波反射波（受信超音波）を電気信号（超音波受信信号）に変換する機能を有している。

超音波プローブ部１ａの位置センサ１−２は、例えば磁気センサであって超音波プローブ１−１に取り付けられ、超音波プローブ部１ａの位置を検出するために用いられる。位置センサ１−２の信号は位置信号処理部９に出力される。

位置信号処理部９は、操作部７ａから三次元超音波撮影操作を行うことにより、予め設定された所定時間、所定フレーム数などの設定条件に基づき超音波プローブ部１ａの位置センサ１−２からの信号を処理して画像データ生成部４ａに出力する。

送受信部２ａは、超音波プローブ部１ａから送信超音波を発生するための超音波駆動信号を生成する送信部２１と、超音波プローブ１の圧電振動子から得られる複数チャンネル（Ｎチャンネル）の超音波受信信号に対して整相加算を行なう受信部２２ａを備えている。

送信部２１ａは、被検体に放射する超音波パルスの繰り返し周期（Ｔｒ）を決定するレートパルス発生させ、送信において所定の深さに超音波を集束するための集束用遅延時間と二次元或の走査面に超音波を送信するための偏向用遅延時間とを前記レートパルスに与えた後、超音波プローブ部１ａに内蔵されたＮ個の圧電振動子を駆動し、被検体Ｐに対して送信超音波を放射するための超音波駆動パルスを生成する。

受信部２２ａは、超音波プローブ１からの微小な超音波受信信号を増幅し十分なＳ／Ｎを確保し、この超音波受信信号に対して所定の深さからの受信超音波を集束して細い受信ビーム幅を得るための集束用遅延時間と二次元の走査面に超音波の受信指向性を設定するための偏向用遅延時間とを与えた後、圧電振動子からのＮチャンネルの超音波受信信号を整相加算して１つに纏める。

データ生成部３ａは、受信部２２ａで整相加算された超音波受信信号に対してＢモードデータを生成するための信号処理を行なうＢモードデータ生成部３１ａと、上記受信信号に対してカラードプラデータを生成するための信号処理を行なうカラードプラデータ生成部３２ａとを備え、データ生成部３ａにより生成されたＢモードデータ、カラードプラデータ等のデータは画像データ生成部４ａに出力される。

Ｂモードデータ生成部３１ａでは、受信部２２ａからの整相加算された超音波受信信号に対して包絡線検波が行われた後、対数変換される。そして、対数変換された信号は、デジタル信号に変換されてＢモードデータが生成される。

カラードプラデータ生成部３２ａでは、受信部２２ａからの整相加算された超音波受信信号に対してドプラ偏移周波数が検出されデジタル信号に変換された後、血流情報のみが抽出され、その抽出されたドプラ信号に対して自己相関処理が行われる。そして、この自己相関処理結果に基づいて血流の平均流速値、分散値などを算出してカラードプラデータが生成される。

画像データ生成部４ａは、データ生成部３ａからの出力されたＢモードデータ、ドプラモードデータ等のデータを保存する画像データ記憶部４１ａと、画像データ記憶部４１ａから供給された画像データから三次元画像データを生成する演算処理部４２ａと、画像データと設定パラメータ、インジケータ部等の情報の合成処理を行うデータ合成部４３ａとを備え、画像データ生成部４ａにより生成された二次元或いは三次元のＢモード画像データ、カラードプラ画像データ等の画像データが表示部６ａに出力される。

画像データ記憶部４１ａは、データ生成部３ａからのデータにおける超音波の走査のタイミングに一致した位置検出部９からの位置データを付加して超音波走査面（フレーム）毎に順次保存する。

演算処理部４２ａは、画像データ記憶部４１ａに保存されている複数フレームの画像データを、各フレームの位置データに基づいて三次元空間に配置させ、断層面に垂直な方向に奥行きをもった三次元画像データを構築した後、その三次元画像データを二次元座標に投影する。

データ合成部４３ａは、画像データ記憶部４１ａからの二次元画像データや、演算処理部４２ａからの三次元画像データに設定パラメータなどの情報を合成処理した後、表示部６ａへ出力する。また、データ合成部４３ａは、演算処理部４２ａにより生成される三次元画像データとインジケータ生成部５ａにより生成されるインジケータ部を合成処理した後、表示部６ａへ出力する。

インジケータ生成部５ａは、演算処理部４２ａにより生成される三次元画像データの表示方向に連動し、超音波プローブ部１ａの超音波の走査方向を示すインジケータ部を生成する。

表示部６ａは、図示しないがＣＲＴ或いは液晶パネルなどのモニタを備え、画像データ生成部４ａにおいて生成された二次元或いは三次元のＢモード画像データ、カラードプラ画像データ等の画像データ、更にはインジケータ生成部５ａにおいて生成されたインジケータ部６２ａがモニタに表示される。

操作部７ａは、図示しないが操作パネル上にスイッチ、キーボード、トラックボール、マウス等の入力デバイスとタッチコマンドスクリーンを備え、各種コマンド信号の入力、画像データ生成モードの選択等が入力デバイスとタッチコマンドスクリーンを用いて行なわれる。

システム制御部８ａは、図示しないＣＰＵと記憶回路を備え、操作部７から供給される各種の入力情報や選択情報等は記憶回路に保存される。そして、ＣＰＵは、これらの情報に基づいて位置信号処理部９、送受信部２ａ、データ生成部３ａ、画像データ生成部４ａ、インジケータ生成部５ａ、表示部６ａ等の各ユニットの制御やシステム全体の制御を行なう。

図１０は、超音波プローブ部の水平移動操作による被検体Ｐの三次元画像及びインジケータ部が表示された表示部の画面の一例を示した図である。図１０（ａ）の表示部６ａの画面６３には、被検体Ｐの三次元の画像６３−１と、この画像の表示方向に連動し、超音波プローブ部１ａの方向に対応したインジケータ部６４が表示される。

画像６３−１は、操作部７ａから三次元に関する様々な画像条件を設定後、被検体Ｐの患者ＩＤ、氏名などの被検体情報を入力し検査開始の操作を行い、図１０（ｂ）に示すように超音波プローブ部１ａを被検体Ｐの所望の撮影部位に接触させた状態で矢印Ｌ２方向へ移動させることにより得られる。

一方、超音波プローブ部１ａにおいて、予め操作部７ａから設定された画像条件に基づいて超音波の二次元走査により形成される三角形の走査面１−５−１ａが、超音波プローブ１ａのＬ２方向への移動により、移動後の走査面１−５−２ａまで走査されることにより、三次元の走査範囲１−５ａと走査面１−５−２ａが形成される。

また、超音波プローブ部１ａの移動操作により、超音波プローブ部１ａの位置センサ１−２により検出された信号は位置信号処理部９で位置データに処理された後、その信号に対応した走査面の受信超音波に基づきデータ生成部３ａから生成される１フレーム分のデータと共に画像データ記憶部４１ａに保存される。

走査範囲１−５ａ、移動後の走査面１−５−２ａ、及び走査面１−５−３ａは、画像６３−１、画像Ａ面６３−１−１、及び画像Ｂ面６３−１−２に対応している。なお、図１０においては、走査範囲１−５ａは画像６３−１と同じ方向を示している。

インジケータ部６４は、例えば三次元の四角錘の形状をしたインジケータ６４−１とインジケータ６４−１のボリュームデータの全体形状を示すワイヤーフレーム６４−２が二次元座標に投影されたもので、超音波プローブ部１ａの走査範囲１−５ａに対応し、画像６３−１と同じ方向を示している。

インジケータ６４−１は、四角錘における４つの側面のうちの２面がインジケータＡ面６２−１−１及びインジケータＢ面６２−１−２を構成している。インジケータＡ面６４−１−１及びインジケータＢ面６４−１−２は、超音波プローブ部１ａにおける音響窓１−３ａ近傍のプローブケース１−４ａ表面に設けられた移動後の走査面１−５−２ａを表す三角形状のマーカＡ１−１ａ、及び走査面１−５−１ａの走査方向を示す例えば矢印のマーカＢ１−２ａに対応している。

そして、インジケータＡ面６４−１−１及びインジケータＢ面６４―１−２は、超音波プローブ部１ａのマーカＡ１−１ａ及びマーカＢ１−２ａに近似したデザインになっている。

従って、超音波プローブ部１ａのマーカＡ１−１ａ及びマーカＢ１−２ａが、例えば赤色の三角形及び黄色の矢印で識別表示された場合には、インジケータ６２−１のインジケータＡ面６２−１−１及びインジケータＢ面６２−１−２が赤色の三角形及び黄色の矢印でデザインされ、インジケータ６４−１から画像６３−１に対する超音波プローブ部１ａの移動方向、走査面１−５−１ａの方向が分かるようになっている。

なお、インジケータ６４−１のインジケータＡ面６４−１−１及びインジケータＢ面６４−１−２以外の四角錘の側面に対応する超音波プローブ１ａのプローブケース１−４ａの面にもマーカＡ１−１ａ及びマーカＢ１−２ａとは異なるデザインのマーカを設け、インジケータ６４−１のインジケータＡ面６４−１−１及びインジケータＢ面６４−１−２以外の側面にもその側面に対応した前記異なるマーカに近似したデザインを用いるようにしてもよい。

また、インジケータ６２−１の四角錘の底面は、その側面とは異なる例えば超音波プローブ１ａの一次元に配列された圧電振動子を模したデザインにするようにしてもよい。

図１１は、超音波プローブ部の煽り移動操作による被検体Ｐの三次元画像及びインジケータ部が表示された表示部の画面の一例を示した図である。図１１（ａ）の表示部６ａの画面６３ｂは、被検体Ｐの三次元の画像６３−１ｂと、この画像６３−１ｂの表示方向に連動し、超音波プローブ部１ａの方向に対応したインジケータ部６４ｂからなる。

画像６３−１ｂは、操作部７ａから三次元に関する様々な画像条件を設定後、被検体Ｐの患者ＩＤ、氏名などの被検体情報を入力し検査開始の操作を行い、図１１（ｂ）に示すように被検体Ｐの所望の撮影部位に超音波プローブ１ａを当てた状態で超音波プローブ部１ａの音響窓１−３ａを支点にしてマーカＢ１−２ａの矢印とほぼ同じ方向の矢印Ｒ１へ煽ることにより得られる。

一方、図１１（ｂ）に示すように、超音波プローブ部１ａにおいて、操作部７ａから予め設定された画像条件に基づいて超音波の二次元走査により形成される三角形の走査面１−５−１ｂが、超音波プローブ１ａのＲ１方向への煽りにより、矢印Ｒ２方向の煽り後の走査面１−５−２ｂへ煽られることにより走査範囲１−５ｂと走査面１−５−３ｂが形成される。

従って、走査範囲１−５ｂ、走査面１−５−１ｂ、及び走査面１−５−３ｂが画像６３−１ｂ、画像Ａ面６３−１−１ｂ、及び画像Ｂ面６３−１−２ｂに対応している。

以上述べた本発明の実施例２によれば、超音波プローブ部に超音波の走査面を示すマーカ及び超音波プローブ部の移動方向を示すマーカを設け、また画面には三次元画像と共にこの画像の表示方向に連動し、超音波プローブ部の超音波の走査範囲に対応したインジケータを表示させ、更にそのインジケータを超音波プローブ部のマーカに近似したデザインにすることにより、三次元画像に対する超音波プローブ部の方向や移動方向が容易に理解できるようになり、迅速に診断を行うことができる。

なお、本発明は上記実施例２に限定されるものではなく、例えばインジケータを超音波プローブ部に近似したデザインにしてもよい。また、インジケータを超音波プローブ部とその走査範囲を組み合わせたデザインにしてもよい。

また、位置センサを用いずに超音波プローブを移動させる距離、又は前記超音波プローブを煽る角度を設定し、被検体に対して超音波プローブに設定した動作をさせて超音波の三次元の走査を行うことにより送受信部から得られる受信信号、及び設定された距離又は角度に基づき三次元の画像データを生成するようにしてもよい。

本発明の実施例１に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図。 本発明の実施例１に係るインジケータ部と超音波プローブの関係を示す図。 本発明の実施例１に係る三次元画像を用いて検査を行う手順の一例を示すフローチャート。 本発明の実施例１に係る被検体の三次元画像及びインジケータ部が表示された表示部の画面の一例を示す図。 本発明の実施例１に係る被検体の腫瘍の全容が表示された表示部の画面の一例を示す図。 本発明の実施例１に係る視点変更後の被検体の三次元画像が表示された表示部の画面の一例を示す図。 本発明の実施例１に係るインジケータ部の変形例を示す図。 本発明の実施例１に係るインジケータ部の変形例を示す図。 本発明の実施例２に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図。 本発明の実施例２に係る超音波プローブ部の水平移動による被検体の三次元画像及びインジケータ部が表示された表示部の画面の一例を示す図。 本発明の実施例２に係る超音波プローブ部の煽り移動による被検体の三次元画像及びインジケータ部が表示された表示部の画面の一例を示す図。

符号の説明

Ｐ 被検体
１ 超音波プローブ
１−１ マーカＡ
１−２ マーカＢ
１−５ 走査範囲
２ 送受信部
３ データ生成部
４ 画像データ生成部
５ インジケータ生成部
６ 表示部
７ 操作部
８ システム制御部
１０ 超音波診断装置
４１ 画像データ記憶部
４２ 演算処理部
４３ データ合成部
６２ インジケータ部
６２−１ インジケータ
６２−１−１ インジケータＡ面
６２−１−２ インジケータＢ面

Claims (9)

1. 被検体に対して超音波を三次元に走査して送受波を行う超音波プローブと、
   前記超音波プローブの少なくとも二面に設けられ、面ごとに異なる色を含むように構成された複数のマーカと、
   前記超音波プローブを駆動する駆動信号の送信、及び前記超音波プローブからの超音波の受波に基づく超音波受信信号の受信を行う送受信手段と、
   前記送受信手段からの受信信号に基づき三次元の画像データを生成する画像データ生成手段と、
   前記送受信手段における三次元の走査範囲を示す略四角錐形状であり、前記画像データの方向に連動して、前記複数のマーカの色に応じて少なくともいずれかの側面が色付けされたインジケータを生成するインジケータ生成手段と、
   前記画像データ生成手段により生成された画像データと共に、前記画像データに応じて生成された前記インジケータを表示する表示手段と
   を有することを特徴とする超音波診断装置。
2. 被検体に対して超音波を二次元に走査して送受波を行う超音波プローブと、
   前記超音波プローブの少なくとも二面に設けられ、面ごとに異なる色を含むように構成された複数のマーカと、
   前記超音波プローブの位置を検出する位置検出手段と、
   前記超音波プローブを駆動する駆動信号の送信、及び前記超音波プローブからの超音波の受波に基づく超音波受信信号の受信を行う送受信手段と、
   前記被検体に対して前記超音波プローブを所定の方向へ移動させて超音波の三次元の走査を行うことにより前記送受信手段から得られる受信信号、及び前記位置検出手段により前記超音波プローブの移動から得られる位置データに基づき三次元の画像データを生成する画像生成手段と、
   前記画像生成手段における少なくとも一方向の走査範囲を示す形状であり、前記画像データの方向に連動して、前記複数のマーカの色に応じて少なくともいずれかの側面が色付けされたインジケータを生成するインジケータ生成手段と、
   前記画像データ生成手段により生成された画像データと共に、前記画像データに応じて生成されたインジケータを表示する表示手段と
   を有することを特徴とする超音波診断装置。
3. 被検体に対して超音波を二次元に走査して送受波を行う超音波プローブと、
   前記超音波プローブの少なくとも二面に設けられ、面ごとに異なる色を含むように構成された複数のマーカと、
   前記超音波プローブを移動させる距離、又は前記超音波プローブを煽る角度を設定する超音波プローブ動作設定手段と、
   前記超音波プローブを駆動する駆動信号の送信、及び前記超音波プローブからの超音波の受波に基づく超音波受信信号の受信を行う送受信手段と、
   前記被検体に対して前記超音波プローブを前記超音波プローブ動作設定手段により設定された動作をさせて超音波の三次元の走査を行うことにより前記送受信手段から得られる受信信号、及び前記超音波プローブ動作設定手段により設定された距離又は角度に基づき三次元の画像データを生成する画像生成手段と、
   前記画像生成手段における三次元の走査範囲を示す形状であり、前記画像データの方向に連動して、前記複数のマーカの色に応じて少なくともいずれかの側面が色付けされたインジケータを生成するインジケータ生成手段と、
   前記画像データ生成手段により生成された画像データと共に、前記画像データに応じて生成されたインジケータを表示する表示手段と
   を有することを特徴とする超音波診断装置。
4. 前記インジケータ生成手段は、略四角錐形状の図形を前記インジケータとして生成するものであって、
   前記複数のマーカは前記インジケータの少なくともいずれか一つの側面に対応した形状の略三角形である
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
5. 前記超音波プローブは超音波を送受信する圧電振動子をマトリックス状に並べて構成されるものであって、
   前記インジケータ生成手段は、底面に前記マトリックス状に並べられた圧電振動子を示す図形を備えた略四角錐形状のインジケータを生成し、
   前記複数のマーカは前記インジケータの少なくともいずれか一つの側面に対応した形状の略三角形である
   ことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
6. 前記複数のマーカの少なくともいずれか一つは、前記画像生成手段における走査範囲を示す略三角形である
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
7. 前記インジケータ表示手段は、前記画像データに比して小さな大きさで前記インジケータを表示する
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
8. 前記インジケータ生成手段は、前記画像生成手段における三次元の走査範囲を示す第一の図形及び、前記第一の図形に並べられた前記超音波プローブを示す第二の図形をインジケータとして生成することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
9. 前記複数のマーカのうち少なくともいずれか一つは、前記所定の方向を示した矢印であることを特徴とする請求項２または３のいずれかに記載の超音波診断装置。
   

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