超音波診断装置及び超音波画像表示プログラム
【課題】 穿刺を行う場合に診断に使用するような画質の良い画像を表示しつつ穿刺針の視認性を向上させることができ、穿刺術に際して良好なモニタリングを行うことができる超音波診断装置を提供する。
【解決手段】 超音波プローブからの受信信号を処理して断層像を生成すると共に、超音波プローブに具備された穿刺アダプタの設定に基づき、穿刺針の刺入予定線である穿刺ガイドラインの画像を前記断層像に合成して穿刺針挿入部表示領域（第１の表示領域）と、組織画像表示領域（第２の表示領域）とを設定し、前記第１の表示領域及び前記第２の表示領域に異なる表示処理をした後にそれらを合成し、画像生成手段で生成された画像を表示する表示手段を有する。
【解決手段】 超音波プローブからの受信信号を処理して断層像を生成すると共に、超音波プローブに具備された穿刺アダプタの設定に基づき、穿刺針の刺入予定線である穿刺ガイドラインの画像を前記断層像に合成して穿刺針挿入部表示領域（第１の表示領域）と、組織画像表示領域（第２の表示領域）とを設定し、前記第１の表示領域及び前記第２の表示領域に異なる表示処理をした後にそれらを合成し、画像生成手段で生成された画像を表示する表示手段を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体内部の断層像及び穿刺針情報を画像表示する超音波診断装置及び超音波画像表示プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被検体内に超音波を送信すると共に、反射エコーを受信して被検体内の検査を行う超音波診断装置は医用分野において広く用いられている。
【０００３】
超音波診断装置は、超音波プローブを体表に当てるだけの簡単な操作で心臓の拍動や胎児の動きの様子がリアルタイム表示で得られ、かつ安全性が高いため繰り返して検査が行えるほか、システムの規模がＸ線、ＣＴ、ＭＲＩなど他の診断機器に比べて小さく、ベッドサイドへ移動していっての検査も容易に行えるなど簡便である。
【０００４】
また、超音波診断装置の大きさは、それが具備する機能の種類によって様々に異なるが、小型なものは片手で持ち運べる程度の装置が開発されている。超音波診断はＸ線などのように被曝の影響がないので、比較的安心して使用できる。
【０００５】
一方、肝細胞癌の局所治療法としてラジオ波焼灼療法（ＲＦＡ）や、肝臓に穿刺針を刺して肝細胞組織を検査する生検などで穿刺は広く行われている。
【０００６】
穿刺は、超音波診断装置の画像から生体内での穿刺針の位置を確認しながら行われるが、腫瘍などの関心部位（治療対象）に正確に穿刺を行うことは、非常に重要である。
【０００７】
関心部位（治療対象）に正確に穿刺を行うために、穿刺ガイドラインとよばれる線状のマーカーを超音波画像上に表示して、穿刺針が通る道筋を予め確認する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３５３１４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、一般に穿刺針の画像は生体の画像に埋もれてしまい、どこまで穿刺針が進んだかの把握が難しいという問題点があった。
【００１０】
また、生体内の組織の影響により、穿刺針の歪みがおこり、穿刺ガイドラインが示す方向と同じ位置に穿刺針が進まず、所望とする位置に穿刺が行えないという問題点もあった。
【００１１】
このような場合、組織の中に他の組織と異なる部位を見つけるため様々な画像処理を行うが、穿刺針を強調するためにダイナミックレンジを狭くするなどの処理を行うと、階調が狭くなってしまい、組織の見分けが困難になるという問題点があった。
【００１２】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、穿刺を行う場合に診断に使用するような画質の良い画像を表示しつつ穿刺針の視認性を向上させることができ、穿刺術に際して良好なモニタリングを行うことができる超音波診断装置及び超音波画像表示プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するための、請求項１記載の発明に係る超音波診断装置は、被検体内へ超音波を送信すると共に、反射してきた超音波を受信する超音波プローブと、その超音波プローブに固定されて、被検体内に刺入する穿刺針のガイドを行う穿刺アダプタと、前記超音波プローブからの受信信号を処理して断層像を生成すると共に、前記穿刺アダプタの設定に基づき、前記穿刺針の刺入予定線である穿刺ガイドラインの画像を前記断層像に合成して穿刺針挿入部表示領域である第１の表示領域と、組織画像表示領域である第２の表示領域とに振り分けた画像を生成する画像生成手段と、画像生成手段で生成された画像を表示する表示手段を有する超音波診断装置であって、前記画像生成手段は、前記第１の表示領域及び前記第２の表示領域の各表示領域に異なる表示処理を施したことを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決するための、請求項２記載の発明に係る超音波診断装置は、請求項１に記載の超音波診断装置において、前記異なる表示処理は、前記第１の表示領域に対しては、穿刺針の刺入態様を認識容易となる処理であり、前記第２の表示領域に対しては、組織像が見易くなる表示処理であることを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決するための、請求項３記載の発明に係る超音波診断装置は、請求項２に記載の超音波診断装置において、前記異なる表示処理は、前記第１の表示領域におけるダイナミックレンジを、前記第２の表示領域のダイナミックレンジよりも狭くした処理、前記第１の表示領域におけるゲインを前記第２の表示領域のゲインよりも大きくした処理、前記第１の表示領域におけるカラーマップの輝度と前記第２の表示領域におけるカラーマップの輝度とを変化させた処理の何れかの処理であることを特徴とする。
【００１６】
上記課題を解決するための、請求項４記載の発明に係る超音波診断装置は、請求項１〜３の何れかに記載の画像表示装置において、前記第１の表示領域の設定は、刺入目的組織を除く部分までの刺入範囲であることを特徴とする。
【００１７】
上記課題を解決するための、請求項５記載の発明に係る超音波診断装置は、請求項１〜４の何れかに記載の超音波診断装置において、前記画像生成手段は、前記第１の表示領域の形状を、穿刺針の刺入方向に広がった形状とすることを特徴とする。
【００１８】
上記課題を解決するための、請求項６記載の発明に係る超音波診断装置は、請求項１〜５の何れかに記載の超音波診断装置において、前記画像生成手段は、前記第１の表示領域の形状を、前記穿刺ガイドラインを軸として対照な形状とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、超音波表示画像を、穿刺針が通過する穿刺ガイドラインを含む領域（第１の表示領域）と、それ以外の領域（第２の表示領域）とに分割設定し、それぞれの領域について異なる画像処理（例えばダイナミックレンジ操作）を行ったので、穿刺ガイドラインが含まれる第１の表示領域において、穿刺針の画像が視認性よく表示でき、穿刺針の位置を確実に検者に知らしめることができるだけでなく、第２の領域では組織が明瞭に確認することができるので、結果として検者は穿刺術のモニタリングを良好に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【００２１】
図１は、本実施形態に係る超音波診断装置１０のブロック構成を示した図である。同図に示すように、本実施形態の超音波診断装置１０は、超音波プローブ１２、入力装置１３、モニタ１４、送受信ユニット２１、Ｂモード処理ユニット２２、ドプラ処理ユニット２３、画像生成回路２５、画像メモリ２６、制御プロセッサ２７、ソフトウェア格納部２８、内部記憶装置２９、インタフェース部３０を具備している。装置本体１１に内蔵される超音波送受信ユニット２１等は、集積回路などのハードウェアで構成されることもあるが、ソフトウェア的にモジュール化されたソフトウェアプログラムとする場合もある。以下、個々の構成要素の機能について説明する。
【００２２】
超音波プローブ１２は、超音波送受信ユニット２１からの駆動信号に基づき超音波を発生し、被検体からの反射波を電気信号に変換する複数の圧電振動子、当該圧電振動子に設けられる整合層、当該圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材等を有している。当該超音波プローブ１２から被検体Ｐに超音波が送信されると、当該送信超音波は、体内組織の音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、エコー信号として超音波プローブ１２に受信される。このエコー信号の振幅は、反射することになった不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。また、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁等の表面で反射された場合のエコーは、ドプラ効果により移動体の超音波送信方向の速度成分を依存して、周波数偏移を受ける。
【００２３】
入力装置１３は、装置本体１１に接続され、オペレータからの各種指示、条件、関心領域（ＲＯＩ）の設定指示、種々の画質条件設定指示等を装置本体１１にとりこむための各種スイッチ、ボタン、トラックボール、マウス、キーボード等を有している。
【００２４】
モニタ１４は、画像生成回路２５からのビデオ信号に基づいて、生体内の形態学的情報や、血流情報を画像として表示する。
【００２５】
送受信ユニット２１は、図示しないトリガ発生回路、遅延回路およびパルサ回路等を有している。パルサ回路では、所定のレート周波数ｆｒ Ｈｚ（周期；１／ｆｒ秒）で、送信超音波を形成するためのレートパルスが繰り返し発生される。また、遅延回路では、チャンネル毎に超音波をビーム状に集束し且つ送信指向性を決定するのに必要な遅延時間が、各レートパルスに与えられる。トリガ発生回路は、このレートパルスに基づくタイミングで、プローブ１２に駆動パルスを印加する。
【００２６】
なお、送受信ユニット２１は、制御プロセッサ２７の指示に従って後述するスキャンシーケンスを実行するために、送信周波数、送信駆動電圧等を瞬時に変更可能な機能を有している。特に送信駆動電圧の変更については、瞬間にその値を切り替え可能なリニアアンプ型の発信回路、又は複数の電源ユニットを電気的に切り替える機構によって実現される。
【００２７】
また、送受信ユニット２１は、図示していないアンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、加算器等を有している。アンプ回路では、プローブ１２を介して取り込まれたエコー信号をチャンネル毎に増幅する。Ａ／Ｄ変換器では、増幅されたエコー信号に対し受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与え、その後加算器において加算処理を行う。この加算により、エコー信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調され、受信指向性と送信指向性とにより超音波送受信の総合的なビームが形成される。
【００２８】
Ｂモード処理ユニット２２は、送受信ユニット２１からエコー信号を受け取り、対数増幅、包絡線検波処理などを施し、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータを生成する。このデータは、画像生成回路２５に送信され、反射波の強度を輝度にて表したＢモード画像としてモニタ１４に表示される。
【００２９】
ドプラ処理ユニット２３は、送受信ユニット２１から受け取ったエコー信号から速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワー等の血流情報を多点について求める。得られた血流情報は画像生成回路２５に送られ、平均速度画像、分散画像、パワー画像、これらの組み合わせ画像としてモニタ１４にカラー表示される。
【００３０】
画像生成回路２５は、超音波スキャンの走査線信号列を、テレビなどに代表される一般的なビデオフォーマットの走査線信号列に変換し、表示画像としての超音波診断画像を生成する。画像生成回路２５は、画像データを格納する記憶メモリを搭載しており、例えば診断の後に操作者が検査中に記録された画像を呼び出すことが可能となっている。なお、当該画像生成回路２５に入る以前のデータは、「生データ」と呼ばれることがある。
【００３１】
画像生成回路２５の詳細を図２に示す。まず、信号処理ユニット２５ａは超音波スキャンの走査線信号列のレベルで画質を決定するようなフィルタリングを行う。信号処理ユニット２５ａの出力はスキャンコンバータ２５ｂに送られると同時に、画像メモリ２６に保存される。
【００３２】
ここで、信号処理ユニット２５ａは、分波回路２５１ａ、穿刺針の刺入予定線である穿刺ガイドラインを含む所定幅で設定される穿刺針挿入部表示領域（第１の表示領域）における信号処理を行う第１の信号処理回路２５２ａ、前記穿刺針挿入部表示領域（第１の表示領域）以外の組織画像表示領域（第２の表示領域）における信号処理を行う第２の信号処理回路２５３ａ及び第１の信号処理回路２５２ａと第２の信号処理回路２５３ａとで行われた信号処理を合成する加算処理回路２５４ａによって構成されている。
【００３３】
なお、穿刺針挿入部表示領域（第１の表示領域）における信号処理とは、例えば、穿刺針の刺入態様を認識容易となる処理であり、組織画像表示領域（第２の表示領域）における信号処理とは、例えば、組織像が見易くなる表示処理である。さらには、前記第１の表示領域におけるダイナミックレンジを、前記第２の表示領域のダイナミックレンジよりも狭くした処理を行うことである。
【００３４】
また、前記第１の表示領域の設定は、画像上の座標が決定された穿刺ガイドラインに対して、初期値として、所定の幅（例えば、超音波画像上の寸法で約１ｃｍ）を持たせ、かつ穿刺対象（刺入目的組織）手前までの領域が設定される。穿刺対象（刺入目的組織）が第１の表示領域に含まれてしまうと、穿刺対象（刺入目的組織）の確認が困難になり、穿刺術それ自体に影響を及ぼす可能性があるからである。この第１の表示領域の設定は、図示しない入力装置によって検者から入力されてもよく、穿刺ガイドラインに対してどの程度の幅を持たせるか、穿刺針が曲がりやすい部位に穿刺するために、穿刺針の刺入方向に広がった形状にするなど、任意の形状を選択できるようにしてもよい。
【００３５】
スキャンコンバータ２５ｂは、超音波スキャンの走査線信号列から、テレビなどに代表される一般的なビデオフォーマットの走査線信号列に変換する。この出力は画像生成回路２５ｃへ送られ、ここでは、輝度やコントラストの調整や、空間フィルタなどの画像処理、もしくは種々の設定パラメータの文字情報や目盛などと共に合成され、ビデオ信号としてモニタ１４に出力する。かくして被検体組織形状を表す断層像が表示される。
【００３６】
画像メモリ２６は、信号処理ユニット２５ａから受信した画像データを格納する記憶メモリからなる。この画像データは、例えば診断の後に操作者が呼び出すことが可能となっており、静止画的に、あるいは複数枚を使って動画的に再生することが可能でなる。また、画像メモリ２６は、超音波送受信ユニット２１直後の出力信号（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ（ＲＦ）信号と呼ばれる）、送受信ユニット２１通過後の画像輝度信号、その他の生データ、ネットワークを介して取得した画像データ等を必要に応じて記憶する。
【００３７】
具体的には、信号処理ユニット２５ａから受信した画像データを保存する際に、デシベル表示されている情報から逆対数変換を行うための情報、例えば対数変換時の数式係数、ゲイン、ダイナミックレンジ、輝度スケール情報、画像処理パラメータなどが、画像データと同時に画像メモリ２６に記録される。したがって、前記第１の表示領域におけるダイナミックレンジを、前記第２の表示領域のダイナミックレンジよりも狭くした処理の他にも、組織像が見易くなる表示処理として、前記第１の表示領域におけるゲインを前記第２の表示領域のゲインよりも大きくした処理、前記第１の表示領域におけるカラーマップの輝度と前記第２の表示領域におけるカラーマップの輝度とを変化させた処理、前記第２の領域からの信号に対する針の視認性を向上させるフィルタ処理、などが挙げられ、これらの処理の何れかが行われるか又は選択可能となっている。また、この他にも、前記第２の領域のスキャンに際しては、針の進行方向に対してなるべく直角に近い方向から超音波を送受信するようにしてもよい。
【００３８】
内部記憶装置２９は、後述のスキャンシーケンス、画像生成。表示処理を実行するための制御プログラムや、診断情報（患者ＩＤ、医師の所見等）、診断プロトコル、送受信条件、その他のデータ群が保管されている。また、必要に応じて、画像メモリ２６中の画像の保管などにも使用される。内部記憶装置２９のデータは、インタフェース回路３０を経由して外部周辺装置へ転送することも可能となっている。
【００３９】
制御プロセッサ２７は、情報処理装置（計算機）としての機能を持ち、本超音波診断装置本体の動作を制御する制御手段である。制御プロセッサ２７は、超音波プローブ１２に内蔵されたエンコーダからの穿刺針位置情報及び内部記憶装置２９から後述する画像生成・表示等を実行するための制御プログラムを読み出してソフトウェア格納部２８上に展開し、各種処理に関する演算・制御等を実行する
【００４０】
インタフェース部３０は、入力装置１３、ネットワーク、新たな外部記憶装置（図示せず）に関するインタフェースである。当該装置によって得られた超音波画像等のデータや解析結果等は、インタフェース部３０によって、ネットワークを介して他の装置に転送可能である。
【００４１】
次に、このように構成された超音波診断装置の画像生成回路の動作について図３〜図８を参照して説明する。なお、図３は、本発明に係る超音波診断装置の画像生成回路の動作を示すフローチャート、図４〜図８は、本発明に係る超音波診断装置の一実施の形態において、穿刺術が行われている時の表示画面の図である。
【００４２】
まず、信号処理ユニット２５ａは、穿刺針の位置に応じて第１の表示領域を設定する（Ｓ１）。
【００４３】
この第１の表示領域の設定にあたっては、まず、図４又は図６に示すように、第１の表示領域の幅の設定がある。これは、前述したように、検者が入力装置などを用いて任意の幅で表示したい場合（Ｓ２−Ｙｅｓ）には、穿刺ガイドラインに対し、入力値の幅を設定する（Ｓ３）。また、検者による第１の表示領域の幅の設定がない場合（Ｓ２−Ｎｏ）は、穿刺ガイドラインに対し、初期値（例えば、穿刺ガイドライン両側１ｃｍ）の幅に設定する（Ｓ４）。これらの第１の表示領域の幅の設定は、穿刺ガイドラインに対して対称に設定される。
【００４４】
次に、第１の表示領域を刺入方向に拡げるか否かの入力を受け付ける（Ｓ５）。第１の表示領域を図５に示すように刺入方向に拡げる必要がある場合、例えば、マウスやトラックボールなどの入力装置によって検者に任意に描画設定させたり、穿刺針の径が所定の値よりも小さいと穿刺アダプタ１２ａが検知することで、その径に応じた拡がり形状を初期値として適用してもよい（Ｓ６）。このように、第１の表示領域を刺入方向に拡げるように設定することで、穿刺針の径が所定の値よりも小さく、被検体Ｐ内で刺入路が曲がってしまった場合でも、穿刺針を認識しやすくすることが可能となる（図５参照）。
【００４５】
次に、穿刺対象となる組織が画面上にあるか否かの入力を受け付ける（Ｓ７）。本発明は、穿刺対象及びそれ以外の組織と穿刺針とをそれぞれ良好に区別認識するために提案されたものであるため、穿刺針を明確に視認するために設定される第１の表示領域の中に穿刺対象が含まれていると、穿刺針を明確化する一方で、穿刺対象を視認しづらくさせてしまう。したがって、入力装置によって検者に穿刺対象を特定させ（穿刺ガイドラインは、表示上、穿刺対象を貫くように表示されている。）、その穿刺対象よりも手前（刺入口側）までを深さ方向の範囲とするように設定する（Ｓ８）。
【００４６】
さらに、穿刺ガイドラインが１つとは限らないので、それが複数表示されているかの入力を受け付け（Ｓ９）、穿刺ガイドラインが複数表示される場合（Ｓ９―Ｙｅｓ）には、図８に示すように、複数の穿刺ガイドラインの全てを含むように、第１の表示領域を設定する（Ｓ１０）。
【００４７】
このようにして設定された第１の表示領域に対して、第１の信号処理回路２５２ａは、穿刺針が認識しやすいようにダイナミックレンジを設定する。一方、第１の表示領域が設定されることによって第２の表示領域も自ずと設定されるので、その第２の表示領域に対して第２の信号処理回路２５３ａは、第１の信号処理回路２５２ａとは異なったダイナミックレンジの設定をして組織を認識しやすくする。具体的には、第１の信号処理回路２５２ａにて設定されるダイナミックレンジは第２の信号処理回路２５３ａにて設定されるダイナミックレンジよりも狭く設定される（Ｓ１１）。第１の表示領域におけるダイナミックレンジを、第２の表示領域のダイナミックレンジよりも狭くした処理の他にも、組織像が見易くなる表示処理として、第１の表示領域におけるゲインを前記第２の表示領域のゲインよりも大きくした処理、前記第１の表示領域におけるカラーマップの輝度と前記第２の表示領域におけるカラーマップの輝度とを変化させた処理、第２の領域からの信号に対する針の視認性を向上させるフィルタ処理、などが挙げられ、これらの処理の何れかが行われるか又は選択可能となっている。
【００４８】
そして、第１の信号処理回路２５２ａによって処理された第１の表示領域と第２の信号処理回路２５３ａによって処理された第２の表示領域とを加算処理回路２５４ａが合成して（Ｓ１２）、スキャンコンバータ２５ｂに送られると共に、画像メモリ２６に保存される。スキャンコンバータ２５ｂは、超音波スキャンの走査線信号列から一般的なビデオフォーマットの走査線信号列に変換する。この出力は画像処理回路２５ｃに送られ、輝度やコントラストの調整や、空間フィルタなどの画像処理、もしくは種々の設定パラメータの文字情報や目盛などと共に合成され、ビデオ信号としてモニタ１４に出力する。
【００４９】
（他の実施形態）
本発明に係る超音波診断装置の他の実施形態として、超音波プローブ１２に、穿刺針を被検体Ｐ内に誘導するための穿刺アダプタ（図示せず）が取り付けられ、この穿刺アダプタの穿刺針導出口（図示せず）から被検体Ｐ内での刺入距離を計測して、これらの情報を穿刺針位置情報として出力するエンコーダ（図示せず）が超音波プローブ１２又は前記穿刺アダプタに内蔵されていてもよい。
【００５０】
このようなエンコーダを採用した場合、例えば、前述の第１の表示領域の設定（Ｓ１）において、当該エンコーダから得られた穿刺針位置情報を元に、画像上の座標が決定された穿刺ガイドラインに対して、初期値として、所定の幅（例えば、超音波画像上の寸法で約１ｃｍ）を持たせ、かつ穿刺対象（刺入目的組織）手前までの領域が設定される。穿刺対象（刺入目的組織）が第１の表示領域に含まれてしまうと、穿刺対象（刺入目的組織）の確認が困難になり、穿刺術それ自体に影響を及ぼす可能性があるからである。ただし、穿刺対象（刺入目的組織）が超音波表示画像上に表示されない場合にはこの限りではなく、その場合は、超音波表示画像において第１の表示領域が横断するような表示となり、第１の表示領域以外の領域として自ずと設定される第２の表示領域は分割された表示となる。一方、穿刺対象（刺入目的組織）が超音波表示画像上に表示される場合は、第１の表示領域の両側に設定される２つの第２の表示領域は連結されて表示される。この第１の表示領域の設定は、図示しない入力装置によって検者から入力されてもよく、穿刺ガイドラインに対してどの程度の幅を持たせるか、穿刺針が曲がりやすい部位に穿刺するために、穿刺針の刺入方向に広がった形状にするなど、任意の形状を選択できるようにしてもよい。
【００５１】
なお、本実施形態の画像生成回路の動作については、上述の実施形態におけるＳ１において、まず、穿刺術中時、超音波プローブ１２に設置された穿刺アダプタ１２ａ（図１参照）にガイドされた穿刺針が被検体Ｐ内に刺入されることによって、超音波プローブ１２に内蔵されたエンコーダから制御プロセッサ２７に対して穿刺針の位置に関する情報（穿刺針位置情報）が出力され、この穿刺針位置情報を元に、制御プロセッサ２７は穿刺ガイドライン表示のための情報を画像メモリ２６に保存し、それを画像生成回路２５は、超音波プローブ１２から送受信ユニット２１を介して得られた被検体Ｐの断層像に合成してモニタ１４上に表示する。
【００５２】
その後、信号処理ユニット２５ａは、穿刺針の位置に応じて第１の表示領域を設定する（Ｓ１）。
【００５３】
この第１の表示領域の設定にあたっては、まず、図４に示すように、第１の表示領域の幅の設定がある。これは、前述したように、検者が入力装置などを用いて任意の幅で表示したい場合（Ｓ２−Ｙｅｓ）には、穿刺ガイドラインに対し、入力値の幅を設定する（Ｓ３）。また、検者による第１の表示領域の幅の設定がない場合（Ｓ２−Ｎｏ）は、穿刺ガイドラインに対し、初期値（例えば、穿刺ガイドライン両側１ｃｍ）の幅に設定する（Ｓ４）。
【００５４】
次に、第１の表示領域を刺入方向に拡げるか否かの入力を受け付ける（Ｓ５）。第１の表示領域を刺入方向に拡げる必要がある場合、例えば、マウスやトラックボールなどの入力装置によって検者に任意に描画設定させたり、穿刺針の径が所定の値よりも小さいと穿刺アダプタ１２ａが検知することで、その径に応じた拡がり形状を初期値として適用してもよい（Ｓ６）。このように、第１の表示領域を刺入方向に拡げるように設定することで、穿刺針の径が所定の値よりも小さく、被検体Ｐ内で刺入路が曲がってしまった場合でも、穿刺針を認識しやすくすることが可能となる（図５参照）。
【００５５】
次に、穿刺対象となる組織が画面上にあるか否かの入力を受け付ける（Ｓ７）。本発明は、穿刺対象及びそれ以外の組織と穿刺針とをそれぞれ良好に区別認識するために提案されたものであるため、穿刺針を明確に視認するために設定される第１の表示領域の中に穿刺対象が含まれていると、穿刺針を明確化する一方で、穿刺対象を視認しづらくさせてしまう。したがって、入力装置によって検者に穿刺対象を特定させ（穿刺ガイドラインは、表示上、穿刺対象を貫くように表示されている。）、その穿刺対象よりも手前（刺入口側）までを深さ方向の範囲とするように設定する（Ｓ８）。
【００５６】
さらに、穿刺ガイドラインが１つとは限らないので、それが複数表示されているかの入力を受け付け（Ｓ９）、穿刺ガイドラインが複数表示される場合（Ｓ９−Ｙｅｓ）には、図８に示すように、全ての穿刺ガイドラインを含むように、第１の表示領域を設定する（１０）。
【００５７】
このようにして設定された第１の表示領域に対して、第１の信号処理回路２５２ａは、穿刺針が認識しやすいようにダイナミックレンジを設定する。一方、第１の表示領域が設定されることによって第２の表示領域も自ずと設定されるので、その第２の表示領域に対して第２の信号処理回路２５３ａは、第１の信号処理回路２５２ａとは異なったダイナミックレンジの設定をして組織を認識しやすくする。具体的には、第１の信号処理回路２５２ａにて設定されるダイナミックレンジは第２の信号処理回路２５３ａにて設定されるダイナミックレンジよりも狭く設定される（Ｓ１１）。
【００５８】
そして、第１の信号処理回路２５２ａによって処理された第１の表示領域と第２の信号処理回路２５３ａによって処理された第２の表示領域とを加算処理回路２５４ａが合成して（Ｓ１２）、スキャンコンバータ２５ｂに送られると共に、画像メモリ２６に保存される。スキャンコンバータ２５ｂは、超音波スキャンの走査線信号列から一般的なビデオフォーマットの走査線信号列に変換する。この出力は画像処理回路２５ｃに送られ、輝度やコントラストの調整や、空間フィルタなどの画像処理、もしくは種々の設定パラメータの文字情報や目盛などと共に合成され、ビデオ信号としてモニタ１４に出力する。
【００５９】
上述の各実施形態は、本発明の一例であり、本発明は上記実施形態に限定されることはない。また、本実施形態では、超音波プローブとして、コンベックスタイプの超音波プローブを想定して説明したが、リニアタイプ、セクタタイプなどの超音波プローブを用いても同様の効果を奏する。そして、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係る超音波診断装置の一実施の形態における構成を示したブロック図。
【図２】本発明に係る超音波診断装置の一実施の形態における画像生成回路の構成を示すブロック図。
【図３】本発明に係る超音波診断装置の一実施の形態における画像生成回路の動作を示すフローチャート。
【図４】本発明に係る超音波診断装置の一実施の形態において、穿刺術が行われている時の表示画面の図。
【図５】本発明に係る超音波診断装置の一実施の形態において、穿刺術が行われている時の表示画面の図。
【図６】本発明に係る超音波診断装置の一実施の形態において、穿刺術が行われている時の表示画面の図。
【図７】本発明に係る超音波診断装置の一実施の形態において、穿刺術が行われている時の表示画面の図。
【図８】本発明に係る超音波診断装置の一実施の形態において、穿刺術が行われている時の表示画面の図。
【符号の説明】
【００６１】
１０ 超音波診断装置
１１ 装置本体
１２ 超音波プローブ
１３ 入力装置
１４ モニタ
２１ 送受信ユニット
２２ Ｂモード処理ユニット
２３ ドプラ処理ユニット
２５ 画像生成回路
２５ａ 信号処理ユニット
２５１ａ 分波回路
２５２ａ 第１の信号処理回路
２５３ａ 第２の信号処理回路
２５４ａ 加算処理回路
２５ｂ スキャンコンバータ
２５ｃ 画像処理回路
２６ 画像メモリ
２７ 制御プロセッサ
２８ ソフトウェア格納部
２９ 内部記憶装置
３０ インターフェース部
Ｐ 被検体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体内部の断層像及び穿刺針情報を画像表示する超音波診断装置及び超音波画像表示プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被検体内に超音波を送信すると共に、反射エコーを受信して被検体内の検査を行う超音波診断装置は医用分野において広く用いられている。
【０００３】
超音波診断装置は、超音波プローブを体表に当てるだけの簡単な操作で心臓の拍動や胎児の動きの様子がリアルタイム表示で得られ、かつ安全性が高いため繰り返して検査が行えるほか、システムの規模がＸ線、ＣＴ、ＭＲＩなど他の診断機器に比べて小さく、ベッドサイドへ移動していっての検査も容易に行えるなど簡便である。
【０００４】
また、超音波診断装置の大きさは、それが具備する機能の種類によって様々に異なるが、小型なものは片手で持ち運べる程度の装置が開発されている。超音波診断はＸ線などのように被曝の影響がないので、比較的安心して使用できる。
【０００５】
一方、肝細胞癌の局所治療法としてラジオ波焼灼療法（ＲＦＡ）や、肝臓に穿刺針を刺して肝細胞組織を検査する生検などで穿刺は広く行われている。
【０００６】
穿刺は、超音波診断装置の画像から生体内での穿刺針の位置を確認しながら行われるが、腫瘍などの関心部位（治療対象）に正確に穿刺を行うことは、非常に重要である。
【０００７】
関心部位（治療対象）に正確に穿刺を行うために、穿刺ガイドラインとよばれる線状のマーカーを超音波画像上に表示して、穿刺針が通る道筋を予め確認する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３５３１４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、一般に穿刺針の画像は生体の画像に埋もれてしまい、どこまで穿刺針が進んだかの把握が難しいという問題点があった。
【００１０】
また、生体内の組織の影響により、穿刺針の歪みがおこり、穿刺ガイドラインが示す方向と同じ位置に穿刺針が進まず、所望とする位置に穿刺が行えないという問題点もあった。
【００１１】
このような場合、組織の中に他の組織と異なる部位を見つけるため様々な画像処理を行うが、穿刺針を強調するためにダイナミックレンジを狭くするなどの処理を行うと、階調が狭くなってしまい、組織の見分けが困難になるという問題点があった。
【００１２】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、穿刺を行う場合に診断に使用するような画質の良い画像を表示しつつ穿刺針の視認性を向上させることができ、穿刺術に際して良好なモニタリングを行うことができる超音波診断装置及び超音波画像表示プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するための、請求項１記載の発明に係る超音波診断装置は、被検体内へ超音波を送信すると共に、反射してきた超音波を受信する超音波プローブと、その超音波プローブに固定されて、被検体内に刺入する穿刺針のガイドを行う穿刺アダプタと、前記超音波プローブからの受信信号を処理して断層像を生成すると共に、前記穿刺アダプタの設定に基づき、前記穿刺針の刺入予定線である穿刺ガイドラインの画像を前記断層像に合成して穿刺針挿入部表示領域である第１の表示領域と、組織画像表示領域である第２の表示領域とに振り分けた画像を生成する画像生成手段と、画像生成手段で生成された画像を表示する表示手段を有する超音波診断装置であって、前記画像生成手段は、前記第１の表示領域及び前記第２の表示領域の各表示領域に異なる表示処理を施したことを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決するための、請求項２記載の発明に係る超音波診断装置は、請求項１に記載の超音波診断装置において、前記異なる表示処理は、前記第１の表示領域に対しては、穿刺針の刺入態様を認識容易となる処理であり、前記第２の表示領域に対しては、組織像が見易くなる表示処理であることを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決するための、請求項３記載の発明に係る超音波診断装置は、請求項２に記載の超音波診断装置において、前記異なる表示処理は、前記第１の表示領域におけるダイナミックレンジを、前記第２の表示領域のダイナミックレンジよりも狭くした処理、前記第１の表示領域におけるゲインを前記第２の表示領域のゲインよりも大きくした処理、前記第１の表示領域におけるカラーマップの輝度と前記第２の表示領域におけるカラーマップの輝度とを変化させた処理の何れかの処理であることを特徴とする。
【００１６】
上記課題を解決するための、請求項４記載の発明に係る超音波診断装置は、請求項１〜３の何れかに記載の画像表示装置において、前記第１の表示領域の設定は、刺入目的組織を除く部分までの刺入範囲であることを特徴とする。
【００１７】
上記課題を解決するための、請求項５記載の発明に係る超音波診断装置は、請求項１〜４の何れかに記載の超音波診断装置において、前記画像生成手段は、前記第１の表示領域の形状を、穿刺針の刺入方向に広がった形状とすることを特徴とする。
【００１８】
上記課題を解決するための、請求項６記載の発明に係る超音波診断装置は、請求項１〜５の何れかに記載の超音波診断装置において、前記画像生成手段は、前記第１の表示領域の形状を、前記穿刺ガイドラインを軸として対照な形状とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、超音波表示画像を、穿刺針が通過する穿刺ガイドラインを含む領域（第１の表示領域）と、それ以外の領域（第２の表示領域）とに分割設定し、それぞれの領域について異なる画像処理（例えばダイナミックレンジ操作）を行ったので、穿刺ガイドラインが含まれる第１の表示領域において、穿刺針の画像が視認性よく表示でき、穿刺針の位置を確実に検者に知らしめることができるだけでなく、第２の領域では組織が明瞭に確認することができるので、結果として検者は穿刺術のモニタリングを良好に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【００２１】
図１は、本実施形態に係る超音波診断装置１０のブロック構成を示した図である。同図に示すように、本実施形態の超音波診断装置１０は、超音波プローブ１２、入力装置１３、モニタ１４、送受信ユニット２１、Ｂモード処理ユニット２２、ドプラ処理ユニット２３、画像生成回路２５、画像メモリ２６、制御プロセッサ２７、ソフトウェア格納部２８、内部記憶装置２９、インタフェース部３０を具備している。装置本体１１に内蔵される超音波送受信ユニット２１等は、集積回路などのハードウェアで構成されることもあるが、ソフトウェア的にモジュール化されたソフトウェアプログラムとする場合もある。以下、個々の構成要素の機能について説明する。
【００２２】
超音波プローブ１２は、超音波送受信ユニット２１からの駆動信号に基づき超音波を発生し、被検体からの反射波を電気信号に変換する複数の圧電振動子、当該圧電振動子に設けられる整合層、当該圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材等を有している。当該超音波プローブ１２から被検体Ｐに超音波が送信されると、当該送信超音波は、体内組織の音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、エコー信号として超音波プローブ１２に受信される。このエコー信号の振幅は、反射することになった不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。また、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁等の表面で反射された場合のエコーは、ドプラ効果により移動体の超音波送信方向の速度成分を依存して、周波数偏移を受ける。
【００２３】
入力装置１３は、装置本体１１に接続され、オペレータからの各種指示、条件、関心領域（ＲＯＩ）の設定指示、種々の画質条件設定指示等を装置本体１１にとりこむための各種スイッチ、ボタン、トラックボール、マウス、キーボード等を有している。
【００２４】
モニタ１４は、画像生成回路２５からのビデオ信号に基づいて、生体内の形態学的情報や、血流情報を画像として表示する。
【００２５】
送受信ユニット２１は、図示しないトリガ発生回路、遅延回路およびパルサ回路等を有している。パルサ回路では、所定のレート周波数ｆｒ Ｈｚ（周期；１／ｆｒ秒）で、送信超音波を形成するためのレートパルスが繰り返し発生される。また、遅延回路では、チャンネル毎に超音波をビーム状に集束し且つ送信指向性を決定するのに必要な遅延時間が、各レートパルスに与えられる。トリガ発生回路は、このレートパルスに基づくタイミングで、プローブ１２に駆動パルスを印加する。
【００２６】
なお、送受信ユニット２１は、制御プロセッサ２７の指示に従って後述するスキャンシーケンスを実行するために、送信周波数、送信駆動電圧等を瞬時に変更可能な機能を有している。特に送信駆動電圧の変更については、瞬間にその値を切り替え可能なリニアアンプ型の発信回路、又は複数の電源ユニットを電気的に切り替える機構によって実現される。
【００２７】
また、送受信ユニット２１は、図示していないアンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、加算器等を有している。アンプ回路では、プローブ１２を介して取り込まれたエコー信号をチャンネル毎に増幅する。Ａ／Ｄ変換器では、増幅されたエコー信号に対し受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与え、その後加算器において加算処理を行う。この加算により、エコー信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調され、受信指向性と送信指向性とにより超音波送受信の総合的なビームが形成される。
【００２８】
Ｂモード処理ユニット２２は、送受信ユニット２１からエコー信号を受け取り、対数増幅、包絡線検波処理などを施し、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータを生成する。このデータは、画像生成回路２５に送信され、反射波の強度を輝度にて表したＢモード画像としてモニタ１４に表示される。
【００２９】
ドプラ処理ユニット２３は、送受信ユニット２１から受け取ったエコー信号から速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワー等の血流情報を多点について求める。得られた血流情報は画像生成回路２５に送られ、平均速度画像、分散画像、パワー画像、これらの組み合わせ画像としてモニタ１４にカラー表示される。
【００３０】
画像生成回路２５は、超音波スキャンの走査線信号列を、テレビなどに代表される一般的なビデオフォーマットの走査線信号列に変換し、表示画像としての超音波診断画像を生成する。画像生成回路２５は、画像データを格納する記憶メモリを搭載しており、例えば診断の後に操作者が検査中に記録された画像を呼び出すことが可能となっている。なお、当該画像生成回路２５に入る以前のデータは、「生データ」と呼ばれることがある。
【００３１】
画像生成回路２５の詳細を図２に示す。まず、信号処理ユニット２５ａは超音波スキャンの走査線信号列のレベルで画質を決定するようなフィルタリングを行う。信号処理ユニット２５ａの出力はスキャンコンバータ２５ｂに送られると同時に、画像メモリ２６に保存される。
【００３２】
ここで、信号処理ユニット２５ａは、分波回路２５１ａ、穿刺針の刺入予定線である穿刺ガイドラインを含む所定幅で設定される穿刺針挿入部表示領域（第１の表示領域）における信号処理を行う第１の信号処理回路２５２ａ、前記穿刺針挿入部表示領域（第１の表示領域）以外の組織画像表示領域（第２の表示領域）における信号処理を行う第２の信号処理回路２５３ａ及び第１の信号処理回路２５２ａと第２の信号処理回路２５３ａとで行われた信号処理を合成する加算処理回路２５４ａによって構成されている。
【００３３】
なお、穿刺針挿入部表示領域（第１の表示領域）における信号処理とは、例えば、穿刺針の刺入態様を認識容易となる処理であり、組織画像表示領域（第２の表示領域）における信号処理とは、例えば、組織像が見易くなる表示処理である。さらには、前記第１の表示領域におけるダイナミックレンジを、前記第２の表示領域のダイナミックレンジよりも狭くした処理を行うことである。
【００３４】
また、前記第１の表示領域の設定は、画像上の座標が決定された穿刺ガイドラインに対して、初期値として、所定の幅（例えば、超音波画像上の寸法で約１ｃｍ）を持たせ、かつ穿刺対象（刺入目的組織）手前までの領域が設定される。穿刺対象（刺入目的組織）が第１の表示領域に含まれてしまうと、穿刺対象（刺入目的組織）の確認が困難になり、穿刺術それ自体に影響を及ぼす可能性があるからである。この第１の表示領域の設定は、図示しない入力装置によって検者から入力されてもよく、穿刺ガイドラインに対してどの程度の幅を持たせるか、穿刺針が曲がりやすい部位に穿刺するために、穿刺針の刺入方向に広がった形状にするなど、任意の形状を選択できるようにしてもよい。
【００３５】
スキャンコンバータ２５ｂは、超音波スキャンの走査線信号列から、テレビなどに代表される一般的なビデオフォーマットの走査線信号列に変換する。この出力は画像生成回路２５ｃへ送られ、ここでは、輝度やコントラストの調整や、空間フィルタなどの画像処理、もしくは種々の設定パラメータの文字情報や目盛などと共に合成され、ビデオ信号としてモニタ１４に出力する。かくして被検体組織形状を表す断層像が表示される。
【００３６】
画像メモリ２６は、信号処理ユニット２５ａから受信した画像データを格納する記憶メモリからなる。この画像データは、例えば診断の後に操作者が呼び出すことが可能となっており、静止画的に、あるいは複数枚を使って動画的に再生することが可能でなる。また、画像メモリ２６は、超音波送受信ユニット２１直後の出力信号（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ（ＲＦ）信号と呼ばれる）、送受信ユニット２１通過後の画像輝度信号、その他の生データ、ネットワークを介して取得した画像データ等を必要に応じて記憶する。
【００３７】
具体的には、信号処理ユニット２５ａから受信した画像データを保存する際に、デシベル表示されている情報から逆対数変換を行うための情報、例えば対数変換時の数式係数、ゲイン、ダイナミックレンジ、輝度スケール情報、画像処理パラメータなどが、画像データと同時に画像メモリ２６に記録される。したがって、前記第１の表示領域におけるダイナミックレンジを、前記第２の表示領域のダイナミックレンジよりも狭くした処理の他にも、組織像が見易くなる表示処理として、前記第１の表示領域におけるゲインを前記第２の表示領域のゲインよりも大きくした処理、前記第１の表示領域におけるカラーマップの輝度と前記第２の表示領域におけるカラーマップの輝度とを変化させた処理、前記第２の領域からの信号に対する針の視認性を向上させるフィルタ処理、などが挙げられ、これらの処理の何れかが行われるか又は選択可能となっている。また、この他にも、前記第２の領域のスキャンに際しては、針の進行方向に対してなるべく直角に近い方向から超音波を送受信するようにしてもよい。
【００３８】
内部記憶装置２９は、後述のスキャンシーケンス、画像生成。表示処理を実行するための制御プログラムや、診断情報（患者ＩＤ、医師の所見等）、診断プロトコル、送受信条件、その他のデータ群が保管されている。また、必要に応じて、画像メモリ２６中の画像の保管などにも使用される。内部記憶装置２９のデータは、インタフェース回路３０を経由して外部周辺装置へ転送することも可能となっている。
【００３９】
制御プロセッサ２７は、情報処理装置（計算機）としての機能を持ち、本超音波診断装置本体の動作を制御する制御手段である。制御プロセッサ２７は、超音波プローブ１２に内蔵されたエンコーダからの穿刺針位置情報及び内部記憶装置２９から後述する画像生成・表示等を実行するための制御プログラムを読み出してソフトウェア格納部２８上に展開し、各種処理に関する演算・制御等を実行する
【００４０】
インタフェース部３０は、入力装置１３、ネットワーク、新たな外部記憶装置（図示せず）に関するインタフェースである。当該装置によって得られた超音波画像等のデータや解析結果等は、インタフェース部３０によって、ネットワークを介して他の装置に転送可能である。
【００４１】
次に、このように構成された超音波診断装置の画像生成回路の動作について図３〜図８を参照して説明する。なお、図３は、本発明に係る超音波診断装置の画像生成回路の動作を示すフローチャート、図４〜図８は、本発明に係る超音波診断装置の一実施の形態において、穿刺術が行われている時の表示画面の図である。
【００４２】
まず、信号処理ユニット２５ａは、穿刺針の位置に応じて第１の表示領域を設定する（Ｓ１）。
【００４３】
この第１の表示領域の設定にあたっては、まず、図４又は図６に示すように、第１の表示領域の幅の設定がある。これは、前述したように、検者が入力装置などを用いて任意の幅で表示したい場合（Ｓ２−Ｙｅｓ）には、穿刺ガイドラインに対し、入力値の幅を設定する（Ｓ３）。また、検者による第１の表示領域の幅の設定がない場合（Ｓ２−Ｎｏ）は、穿刺ガイドラインに対し、初期値（例えば、穿刺ガイドライン両側１ｃｍ）の幅に設定する（Ｓ４）。これらの第１の表示領域の幅の設定は、穿刺ガイドラインに対して対称に設定される。
【００４４】
次に、第１の表示領域を刺入方向に拡げるか否かの入力を受け付ける（Ｓ５）。第１の表示領域を図５に示すように刺入方向に拡げる必要がある場合、例えば、マウスやトラックボールなどの入力装置によって検者に任意に描画設定させたり、穿刺針の径が所定の値よりも小さいと穿刺アダプタ１２ａが検知することで、その径に応じた拡がり形状を初期値として適用してもよい（Ｓ６）。このように、第１の表示領域を刺入方向に拡げるように設定することで、穿刺針の径が所定の値よりも小さく、被検体Ｐ内で刺入路が曲がってしまった場合でも、穿刺針を認識しやすくすることが可能となる（図５参照）。
【００４５】
次に、穿刺対象となる組織が画面上にあるか否かの入力を受け付ける（Ｓ７）。本発明は、穿刺対象及びそれ以外の組織と穿刺針とをそれぞれ良好に区別認識するために提案されたものであるため、穿刺針を明確に視認するために設定される第１の表示領域の中に穿刺対象が含まれていると、穿刺針を明確化する一方で、穿刺対象を視認しづらくさせてしまう。したがって、入力装置によって検者に穿刺対象を特定させ（穿刺ガイドラインは、表示上、穿刺対象を貫くように表示されている。）、その穿刺対象よりも手前（刺入口側）までを深さ方向の範囲とするように設定する（Ｓ８）。
【００４６】
さらに、穿刺ガイドラインが１つとは限らないので、それが複数表示されているかの入力を受け付け（Ｓ９）、穿刺ガイドラインが複数表示される場合（Ｓ９―Ｙｅｓ）には、図８に示すように、複数の穿刺ガイドラインの全てを含むように、第１の表示領域を設定する（Ｓ１０）。
【００４７】
このようにして設定された第１の表示領域に対して、第１の信号処理回路２５２ａは、穿刺針が認識しやすいようにダイナミックレンジを設定する。一方、第１の表示領域が設定されることによって第２の表示領域も自ずと設定されるので、その第２の表示領域に対して第２の信号処理回路２５３ａは、第１の信号処理回路２５２ａとは異なったダイナミックレンジの設定をして組織を認識しやすくする。具体的には、第１の信号処理回路２５２ａにて設定されるダイナミックレンジは第２の信号処理回路２５３ａにて設定されるダイナミックレンジよりも狭く設定される（Ｓ１１）。第１の表示領域におけるダイナミックレンジを、第２の表示領域のダイナミックレンジよりも狭くした処理の他にも、組織像が見易くなる表示処理として、第１の表示領域におけるゲインを前記第２の表示領域のゲインよりも大きくした処理、前記第１の表示領域におけるカラーマップの輝度と前記第２の表示領域におけるカラーマップの輝度とを変化させた処理、第２の領域からの信号に対する針の視認性を向上させるフィルタ処理、などが挙げられ、これらの処理の何れかが行われるか又は選択可能となっている。
【００４８】
そして、第１の信号処理回路２５２ａによって処理された第１の表示領域と第２の信号処理回路２５３ａによって処理された第２の表示領域とを加算処理回路２５４ａが合成して（Ｓ１２）、スキャンコンバータ２５ｂに送られると共に、画像メモリ２６に保存される。スキャンコンバータ２５ｂは、超音波スキャンの走査線信号列から一般的なビデオフォーマットの走査線信号列に変換する。この出力は画像処理回路２５ｃに送られ、輝度やコントラストの調整や、空間フィルタなどの画像処理、もしくは種々の設定パラメータの文字情報や目盛などと共に合成され、ビデオ信号としてモニタ１４に出力する。
【００４９】
（他の実施形態）
本発明に係る超音波診断装置の他の実施形態として、超音波プローブ１２に、穿刺針を被検体Ｐ内に誘導するための穿刺アダプタ（図示せず）が取り付けられ、この穿刺アダプタの穿刺針導出口（図示せず）から被検体Ｐ内での刺入距離を計測して、これらの情報を穿刺針位置情報として出力するエンコーダ（図示せず）が超音波プローブ１２又は前記穿刺アダプタに内蔵されていてもよい。
【００５０】
このようなエンコーダを採用した場合、例えば、前述の第１の表示領域の設定（Ｓ１）において、当該エンコーダから得られた穿刺針位置情報を元に、画像上の座標が決定された穿刺ガイドラインに対して、初期値として、所定の幅（例えば、超音波画像上の寸法で約１ｃｍ）を持たせ、かつ穿刺対象（刺入目的組織）手前までの領域が設定される。穿刺対象（刺入目的組織）が第１の表示領域に含まれてしまうと、穿刺対象（刺入目的組織）の確認が困難になり、穿刺術それ自体に影響を及ぼす可能性があるからである。ただし、穿刺対象（刺入目的組織）が超音波表示画像上に表示されない場合にはこの限りではなく、その場合は、超音波表示画像において第１の表示領域が横断するような表示となり、第１の表示領域以外の領域として自ずと設定される第２の表示領域は分割された表示となる。一方、穿刺対象（刺入目的組織）が超音波表示画像上に表示される場合は、第１の表示領域の両側に設定される２つの第２の表示領域は連結されて表示される。この第１の表示領域の設定は、図示しない入力装置によって検者から入力されてもよく、穿刺ガイドラインに対してどの程度の幅を持たせるか、穿刺針が曲がりやすい部位に穿刺するために、穿刺針の刺入方向に広がった形状にするなど、任意の形状を選択できるようにしてもよい。
【００５１】
なお、本実施形態の画像生成回路の動作については、上述の実施形態におけるＳ１において、まず、穿刺術中時、超音波プローブ１２に設置された穿刺アダプタ１２ａ（図１参照）にガイドされた穿刺針が被検体Ｐ内に刺入されることによって、超音波プローブ１２に内蔵されたエンコーダから制御プロセッサ２７に対して穿刺針の位置に関する情報（穿刺針位置情報）が出力され、この穿刺針位置情報を元に、制御プロセッサ２７は穿刺ガイドライン表示のための情報を画像メモリ２６に保存し、それを画像生成回路２５は、超音波プローブ１２から送受信ユニット２１を介して得られた被検体Ｐの断層像に合成してモニタ１４上に表示する。
【００５２】
その後、信号処理ユニット２５ａは、穿刺針の位置に応じて第１の表示領域を設定する（Ｓ１）。
【００５３】
この第１の表示領域の設定にあたっては、まず、図４に示すように、第１の表示領域の幅の設定がある。これは、前述したように、検者が入力装置などを用いて任意の幅で表示したい場合（Ｓ２−Ｙｅｓ）には、穿刺ガイドラインに対し、入力値の幅を設定する（Ｓ３）。また、検者による第１の表示領域の幅の設定がない場合（Ｓ２−Ｎｏ）は、穿刺ガイドラインに対し、初期値（例えば、穿刺ガイドライン両側１ｃｍ）の幅に設定する（Ｓ４）。
【００５４】
次に、第１の表示領域を刺入方向に拡げるか否かの入力を受け付ける（Ｓ５）。第１の表示領域を刺入方向に拡げる必要がある場合、例えば、マウスやトラックボールなどの入力装置によって検者に任意に描画設定させたり、穿刺針の径が所定の値よりも小さいと穿刺アダプタ１２ａが検知することで、その径に応じた拡がり形状を初期値として適用してもよい（Ｓ６）。このように、第１の表示領域を刺入方向に拡げるように設定することで、穿刺針の径が所定の値よりも小さく、被検体Ｐ内で刺入路が曲がってしまった場合でも、穿刺針を認識しやすくすることが可能となる（図５参照）。
【００５５】
次に、穿刺対象となる組織が画面上にあるか否かの入力を受け付ける（Ｓ７）。本発明は、穿刺対象及びそれ以外の組織と穿刺針とをそれぞれ良好に区別認識するために提案されたものであるため、穿刺針を明確に視認するために設定される第１の表示領域の中に穿刺対象が含まれていると、穿刺針を明確化する一方で、穿刺対象を視認しづらくさせてしまう。したがって、入力装置によって検者に穿刺対象を特定させ（穿刺ガイドラインは、表示上、穿刺対象を貫くように表示されている。）、その穿刺対象よりも手前（刺入口側）までを深さ方向の範囲とするように設定する（Ｓ８）。
【００５６】
さらに、穿刺ガイドラインが１つとは限らないので、それが複数表示されているかの入力を受け付け（Ｓ９）、穿刺ガイドラインが複数表示される場合（Ｓ９−Ｙｅｓ）には、図８に示すように、全ての穿刺ガイドラインを含むように、第１の表示領域を設定する（１０）。
【００５７】
このようにして設定された第１の表示領域に対して、第１の信号処理回路２５２ａは、穿刺針が認識しやすいようにダイナミックレンジを設定する。一方、第１の表示領域が設定されることによって第２の表示領域も自ずと設定されるので、その第２の表示領域に対して第２の信号処理回路２５３ａは、第１の信号処理回路２５２ａとは異なったダイナミックレンジの設定をして組織を認識しやすくする。具体的には、第１の信号処理回路２５２ａにて設定されるダイナミックレンジは第２の信号処理回路２５３ａにて設定されるダイナミックレンジよりも狭く設定される（Ｓ１１）。
【００５８】
そして、第１の信号処理回路２５２ａによって処理された第１の表示領域と第２の信号処理回路２５３ａによって処理された第２の表示領域とを加算処理回路２５４ａが合成して（Ｓ１２）、スキャンコンバータ２５ｂに送られると共に、画像メモリ２６に保存される。スキャンコンバータ２５ｂは、超音波スキャンの走査線信号列から一般的なビデオフォーマットの走査線信号列に変換する。この出力は画像処理回路２５ｃに送られ、輝度やコントラストの調整や、空間フィルタなどの画像処理、もしくは種々の設定パラメータの文字情報や目盛などと共に合成され、ビデオ信号としてモニタ１４に出力する。
【００５９】
上述の各実施形態は、本発明の一例であり、本発明は上記実施形態に限定されることはない。また、本実施形態では、超音波プローブとして、コンベックスタイプの超音波プローブを想定して説明したが、リニアタイプ、セクタタイプなどの超音波プローブを用いても同様の効果を奏する。そして、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係る超音波診断装置の一実施の形態における構成を示したブロック図。
【図２】本発明に係る超音波診断装置の一実施の形態における画像生成回路の構成を示すブロック図。
【図３】本発明に係る超音波診断装置の一実施の形態における画像生成回路の動作を示すフローチャート。
【図４】本発明に係る超音波診断装置の一実施の形態において、穿刺術が行われている時の表示画面の図。
【図５】本発明に係る超音波診断装置の一実施の形態において、穿刺術が行われている時の表示画面の図。
【図６】本発明に係る超音波診断装置の一実施の形態において、穿刺術が行われている時の表示画面の図。
【図７】本発明に係る超音波診断装置の一実施の形態において、穿刺術が行われている時の表示画面の図。
【図８】本発明に係る超音波診断装置の一実施の形態において、穿刺術が行われている時の表示画面の図。
【符号の説明】
【００６１】
１０ 超音波診断装置
１１ 装置本体
１２ 超音波プローブ
１３ 入力装置
１４ モニタ
２１ 送受信ユニット
２２ Ｂモード処理ユニット
２３ ドプラ処理ユニット
２５ 画像生成回路
２５ａ 信号処理ユニット
２５１ａ 分波回路
２５２ａ 第１の信号処理回路
２５３ａ 第２の信号処理回路
２５４ａ 加算処理回路
２５ｂ スキャンコンバータ
２５ｃ 画像処理回路
２６ 画像メモリ
２７ 制御プロセッサ
２８ ソフトウェア格納部
２９ 内部記憶装置
３０ インターフェース部
Ｐ 被検体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内へ超音波を送信すると共に、反射してきた超音波を受信する超音波プローブと、
その超音波プローブに固定されて、被検体内に刺入する穿刺針のガイドを行う穿刺アダプタと、
前記超音波プローブからの受信信号を処理して断層像を生成すると共に、前記穿刺アダプタの設定に基づき、前記穿刺針の刺入予定線である穿刺ガイドラインの画像を前記断層像に合成して穿刺針挿入部表示領域である第１の表示領域と、組織画像表示領域である第２の表示領域とに振り分けた画像を生成する画像生成手段と、
画像生成手段で生成された画像を表示する表示手段を有する超音波診断装置であって、
前記画像生成手段は、前記第１の表示領域及び前記第２の表示領域の各表示領域に異なる表示処理を施したことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記異なる表示処理は、前記第１の表示領域に対しては、穿刺針の刺入態様が認識容易となる処理であり、前記第２の表示領域に対しては、組織像が見易くなる表示処理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。
【請求項３】
前記異なる表示処理は、前記第１の表示領域におけるダイナミックレンジを、前記第２の表示領域のダイナミックレンジよりも狭くした処理、前記第１の表示領域におけるゲインを前記第２の表示領域のゲインよりも大きくした処理、前記第１の表示領域におけるカラーマップの輝度と前記第２の表示領域におけるカラーマップの輝度とを変化させた処理の何れかの処理であることを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記第１の表示領域の設定は、刺入目的組織を除く部分までの刺入範囲であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記画像生成手段は、前記第２の表示領域の形状を、穿刺針の刺入方向に広がった形状とすることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記画像生成手段は、前記第２の表示領域の形状を、前記穿刺ガイドラインを軸として対称な形状とすることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の超音波診断装置。
【請求項７】
超音波診断画像表示面に穿刺針刺入領域を重畳表示する超音波画像表示プログラムであって、
前記穿刺針刺入領域を第１の表示領域とし、他の領域を第２の表示領域として分離する過程と、
前記第１の表示領域及び前記第２の表示領域の各表示領域に異なる表示処理を施す過程とを有する超音波画像表示プログラム。
【請求項１】
被検体内へ超音波を送信すると共に、反射してきた超音波を受信する超音波プローブと、
その超音波プローブに固定されて、被検体内に刺入する穿刺針のガイドを行う穿刺アダプタと、
前記超音波プローブからの受信信号を処理して断層像を生成すると共に、前記穿刺アダプタの設定に基づき、前記穿刺針の刺入予定線である穿刺ガイドラインの画像を前記断層像に合成して穿刺針挿入部表示領域である第１の表示領域と、組織画像表示領域である第２の表示領域とに振り分けた画像を生成する画像生成手段と、
画像生成手段で生成された画像を表示する表示手段を有する超音波診断装置であって、
前記画像生成手段は、前記第１の表示領域及び前記第２の表示領域の各表示領域に異なる表示処理を施したことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記異なる表示処理は、前記第１の表示領域に対しては、穿刺針の刺入態様が認識容易となる処理であり、前記第２の表示領域に対しては、組織像が見易くなる表示処理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。
【請求項３】
前記異なる表示処理は、前記第１の表示領域におけるダイナミックレンジを、前記第２の表示領域のダイナミックレンジよりも狭くした処理、前記第１の表示領域におけるゲインを前記第２の表示領域のゲインよりも大きくした処理、前記第１の表示領域におけるカラーマップの輝度と前記第２の表示領域におけるカラーマップの輝度とを変化させた処理の何れかの処理であることを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記第１の表示領域の設定は、刺入目的組織を除く部分までの刺入範囲であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記画像生成手段は、前記第２の表示領域の形状を、穿刺針の刺入方向に広がった形状とすることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記画像生成手段は、前記第２の表示領域の形状を、前記穿刺ガイドラインを軸として対称な形状とすることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の超音波診断装置。
【請求項７】
超音波診断画像表示面に穿刺針刺入領域を重畳表示する超音波画像表示プログラムであって、
前記穿刺針刺入領域を第１の表示領域とし、他の領域を第２の表示領域として分離する過程と、
前記第１の表示領域及び前記第２の表示領域の各表示領域に異なる表示処理を施す過程とを有する超音波画像表示プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−１９５８６７（Ｐ２００７−１９５８６７Ａ）
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２０５０６（Ｐ２００６−２０５０６）
【出願日】平成１８年１月３０日（２００６．１．３０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月３０日（２００６．１．３０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
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