超音波診断装置及び超音波走査プログラム
【課題】被検体内へ穿刺する針を利用した超音波検査の精度の向上。
【解決手段】振動子２ａは、超音波を発生し、被検体からの超音波をエコー信号に変換する。送信部１３は、振動子２ａに駆動信号を供給する。受信部１５は、振動子２ａからのエコー信号を信号処理する。検出部４は、穿刺針１００の先端の位置を検出する。走査領域設定部１１は、被検体内の第１の走査領域と、検出された先端の位置に基づく第１の走査領域よりも狭い第２の走査領域とを設定する。送受信制御部１７は、送信部１３と受信部１５とを制御し、第１の走査領域に対する超音波走査と第２の走査領域に対する第２の超音波走査とを、操作者からの指示に従って切替える。
【解決手段】振動子２ａは、超音波を発生し、被検体からの超音波をエコー信号に変換する。送信部１３は、振動子２ａに駆動信号を供給する。受信部１５は、振動子２ａからのエコー信号を信号処理する。検出部４は、穿刺針１００の先端の位置を検出する。走査領域設定部１１は、被検体内の第１の走査領域と、検出された先端の位置に基づく第１の走査領域よりも狭い第２の走査領域とを設定する。送受信制御部１７は、送信部１３と受信部１５とを制御し、第１の走査領域に対する超音波走査と第２の走査領域に対する第２の超音波走査とを、操作者からの指示に従って切替える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、超音波診断装置及び超音波走査プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波プローブを体表から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をリアルタイムで表示でき、かつ安全性が高い。そのため、超音波診断装置は、繰り返して検査が行える。また、超音波診断装置は、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、片手で持ち運べる程度のものが開発されている。このような小型の超音波診断装置により、ベッドサイドへ移動して容易に検査を行うことができる。超音波診断装置は、Ｘ線などのように被曝がなく、産科や在宅医療等においても使用することができる。
【０００３】
近年、静脈投与型の超音波造影剤が製品化され、「造影エコー法」が行われるようになってきている。この手法は、例えば、心臓および肝臓などの検査で静脈から超音波造影剤を注入して血流信号を増強し、血流動態の評価を行うことを目的としている。超音波造影剤の多くは微小気泡（マイクロバブル）が反射源として機能するものである。例えば、近年日本で発売されたソナゾイド（Sonazoid）と呼ばれる第二世代の超音波造影剤は、ペルフルオロブタン（perfluorobutane）ガスを内包し、リン脂質をシェル（shell）とする微小気泡であり、中低音圧の超音波で超音波造影剤の還流の様子を安定して観察することが可能になった。
【０００４】
治療における超音波の応用も進んでいる。腫瘍組織の病理検査のためには、超音波ガイド下で針生検を行うことがある。さらに、肝臓がんなど限局性腫瘍のＲＦＡ（ラジオ波焼灼術：radio frequency ablation）治療のためのＲＦＡ針の穿刺や治療効果判定にも超音波診断装置が用いられている。近年はリアルタイム３次元スキャンも開発され、複数断面を観察しながら穿刺する場合もある。リアルタイム３次元スキャンは１次元アレイを機械的に揺動させるもの、２次元アレイで電子的に走査するものがある。これにより、穿刺断面のみならず、奥行き方向の針のずれも同時に観察できるようになった。
【０００５】
穿刺後に針先周囲の３次元的な治療効果や組織情報を確認したいが、３次元スキャンは、空間分解能や時間分解能が２次元スキャンよりも劣る。また、針周囲の詳細な情報を解析するスキャン方法も確立されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６―３１４６８９号公報
【特許文献２】特開２００６―３０５３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
目的は、被検体内へ穿刺する針を利用した超音波検査の精度の向上を可能とする超音波診断装置及び超音波走査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】
【０００８】
本実施形態に係る超音波診断装置は、超音波を発生し、被検体からの超音波をエコー信号に変換する振動子と、前記振動子に駆動信号を供給する送信部と、前記振動子からのエコー信号を信号処理する受信部と、穿刺針の先端の位置を検出する検出部と、前記被検体内の第１の走査領域と、前記検出された先端の位置に基づき前記第１の走査領域よりも狭い第２の走査領域とを決定する決定部と、前記送信部と前記受信部とを制御し、前記第１の走査領域に対する第１の超音波走査と前記第２の走査領域に対する第２の超音波走査とを、操作者からの指示に従って切替える送受信制御部と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す図。
【図２】図１のシステム制御部の制御のもとに行われる、超音波検査の典型的な流れを示す図。
【図３】図１の穿刺針１００の先端の現在位置を中心に含む局所走査領域の一例を示す図。
【図４】図１の穿刺針１００の先端の予想到達位置を中心に含む局所走査領域の一例を示す図。
【図５】図１の送受信制御部により実行される第２の超音波走査の一例を示す図。
【図６】図１の送受信制御部により実行される第２の超音波走査の他の例を示す図。
【図７】図１の送受信制御部により実行される第２の超音波走査の他の例を示す図。
【図８】図１の送受信制御部により実行される第１の超音波走査と第２の超音波走査との切り替えを模式的に示す図。
【図９】図１の表示部による、超音波検査における画像の表示例を示す図。
【図１０】図１の送受信制御部による、第２の超音波走査がＳＷＥモードの場合の動作例を示す図。
【図１１】図１の送受信制御部により実行される第１の超音波走査と第２の超音波走査との切り替えを模式的に示す他の図。
【図１２】変形例１に係る送受信制御部による局所走査領域の決定処理を説明するための図。
【図１３】変形例２に係る送受信制御部による局所走査領域の決定処理を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係わる超音波診断装置及び超音波走査プログラムを説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る超音波診断装置１の構成を示す図である。図１に示すように、超音波診断装置１は、超音波プローブ２、検出部４、及び装置本体６を有している。装置本体６は、走査領域決定部１１、送信部１３、受信部１５、送受信制御部１７、Ｂモード処理部１９、ドプラモード処理部２１、画像発生部２３、記憶部２５、表示部２７、入力部２９、及びシステム制御部３１を有している。装置本体６に内蔵される送信部１３及び受信部１５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である場合もある。以下、個々の構成要素の機能について説明する。
【００１２】
超音波プローブ２は、２次元状に配列された複数の振動子２ａを有している。振動子２ａは、送信部１３からの駆動信号に応じて超音波を発生し、被検体からの反射波を電気信号（エコー信号）に変換する。複数の振動子２ａの前方側には、振動子２ａと被検体との間の音響インピーダンス差を整合するための整合層が取り付けられている。複数の振動子の後方側には、超音波の伝播を防止するバッキング材が取り付けられている。振動子２ａから被検体に超音波が送信されると、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る。反射された超音波は、振動子２ａによりエコー信号として受信される。このエコー信号の振幅は、超音波が反射され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、超音波が血流や心臓壁等の表面で反射された場合は、エコー信号は、ドプラ効果により移動体の超音波送信方向の速度成分に依存した周波数偏移を受ける。
【００１３】
穿刺針１００は、被検体の内部に刺入される針である。典型的には、超音波プローブ２には、穿刺針１００のためのアダプタが取り付けられている。アダプタは、穿刺針１００のガイドとして機能する。穿刺針１００は、操作者によりアダプタを介して被検体内に刺入される。本実施形態に係る穿刺針としては、生検に利用される針やＲＦＡに利用される針等の被検体内に刺入されるあらゆる針が適用可能である。
【００１４】
検出部４は、穿刺針１００の先端の位置を検出し、検出された位置に関するデータを生成する。穿刺針１００の先端の位置に関するデータは、走査領域決定部１１に供給される。
【００１５】
走査領域決定部１１は、第１の超音波走査のための第１の走査領域と第２の超音波走査のための第２の走査領域とを決定する。具体的には、走査領域決定部１１は、操作者からの入力部２９を介した指示に従って第１の走査領域を設定する。典型的には、第１の走査領域は、比較的広範囲な３次元領域に設定される。走査領域決定部１１は、検出部４により検出された穿刺針１００の先端の位置に基づいて第２の走査領域を決定する。第２の走査領域の決定方法は、大きく２つに大別される。第１の方法において第２の走査領域は、穿刺針１００の先端の位置を略中心に含むように設定される。第２の方法において第２の走査領域は、穿刺針１００の先端の予想到達位置を略中心に含むように設定される。第２の走査領域は、第１の走査領域よりも体積が狭い。以下の説明において、第１の走査領域を広域走査領域と呼び、第２の走査領域を局所走査領域と呼ぶことにする。
【００１６】
送信部１３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を繰り返し発生する。遅延回路は、送信方向及び送信焦点位置に応じた遅延時間をチャンネル毎に各レートパルスに印加する。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、超音波プローブ２に駆動信号を印加する。駆動信号の印加により、遅延時間に応じた送信方向及び送信焦点位置に関する超音波送信ビームが超音波プローブ２から送信される。
【００１７】
なお、送信部１３は、送受信制御部１７の指示に従って、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。
【００１８】
受信部１５は、図示していないアンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、ビームフォーマ等を有している。アンプ回路は、超音波プローブ２からのエコー信号をチャンネル毎に増幅する。Ａ／Ｄ変換器は、増幅されたエコー信号にＡ／Ｄ変換を施す。ビームフォーマは、デジタルのエコー信号に、超音波受信ビームのビーム方向を決定するのに必要な遅延時間を受信焦点位置毎に印加し、遅延時間が与えられたエコー信号を加算する。この遅延加算により、超音波受信ビームに対応する受信信号が生成される。
【００１９】
送受信制御部１７は、操作者からの入力部２９を介した指示に応じた超音波走査を実行するために送信部１３と受信部１５とを制御する。具体的には、送受信制御部１７は、広域走査領域に対する第１の超音波走査と局所走査領域に対する第２の超音波走査とを実行する。第１の超音波走査の映像モードと第２の超音波走査の映像モードとは、操作者により入力部２９を介して任意に設定可能である。本実施形態に係る映像モードとしては、Ｂモードやドプラモード、エラストグラフィーモード、ウォールモーショントラッキング（ＷＭＴ）モード、造影モード、空間コンパウンドモード、シアウェーブ・エラストグラフィ（ＳＷＥ：shear wave elastography）モード、合成開口モード等の既存のあらゆる映像モードが適用可能である。送受信制御部１７は、送信部１３と受信部１５とを制御し、広域走査領域に対する第１の超音波走査と局所走査領域に対する第２の超音波走査とを、操作者からの入力部２９を介した指示に従って切替える。
【００２０】
Ｂモード処理部１９は、受信部１５からの受信信号に対数増幅や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Ｂモードデータを生成する。Ｂモード処理部１９は、超音波走査の映像モードがＢモードの場合に作動される。Ｂモードデータは、画像発生部２３に供給される。
【００２１】
ドプラモード処理部２１は、受信部１５からの受信信号に周波数解析を施し、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カラーで表現するドプラデータを生成する。ドプラモード処理部２１は、超音波走査の映像モードがドプラモードの場合に作動される。ドプラデータは、画像発生部２３に供給される。
【００２２】
画像発生部２３は、Ｂモード処理部２３からのＢモードデータあるいはドプラ処理部２４からのドプラデータに基づいて、第１の超音波走査が実行されている場合、広域走査領域に関し第１の超音波走査の映像モードに応じた超音波画像のデータを発生する。また、画像発生部２３は、Ｂモードデータあるいはドプラデータに基づいて、第２の超音波走査が実行されている場合、局所走査領域に関し第２の超音波走査の映像モードに応じた超音波画像のデータを発生する。具体的には、画像発生部２３は、Ｂモードデータあるいはドプラデータに基づいて、ピクセルから構成される２次元の画像データ、または、ボクセルから構成されるボリュームデータを発生する。画像発生部２３は、ボリュームデータに基づいて３次元画像処理を施し、２次元の画像データを発生する。本実施形態に係る３次元画像処理としては、ボリュームレンダリング、多断面変換表示（ＭＰＲ：multi planar reconstruction）、最大値投影表示（ＭＩＰ：maximum intensity projection）等が適用可能である。例えば、画像発生部２３は、映像モードがＢモードの場合、Ｂモードデータに基づいてＢモード画像を発生する。また、画像発生部２３は、映像モードがドプラモードの場合、ドプラデータに基づいてドプラ画像を発生する。画像発生部２３は、映像モードがエラストグラフィーモードまたはＳＷＥモードの場合、ドプラデータに基づいて、被検体の硬さ情報の空間分布を表現するエラスト画像を発生する。画像発生部２３は、映像モードがＷＭＴモードの場合、ドプラデータに基づいて、臓器の運動機能情報の空間分布を表現するＷＭＴ画像を発生する。画像発生部２３は、映像モードが造影モードの場合、生成部２３は、超音波造影剤からの信号成分が特異的に描出される造影画像を発生する。なお、画像発生部２３に供給される前のデータは、「生データ」と呼ばれることがある。
【００２３】
記憶部２５は、画像発生部２３により生成された超音波画像のデータを記憶する。また、記憶部２５は、本実施形態に係る超音波検査のための制御プログラムを記憶している。
【００２４】
表示部２７は、画像発生部２３により生成された超音波画像を表示機器に表示する。表示機器としては、例えばＣＲＴディスプレイや、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ等が適用可能である。
【００２５】
入力部２９は、操作者からの各種指示を装置本体６にとりこむための入力機器を搭載している。例えば、入力部２９は、操作者からの指示に従って第１の超音波走査と第２の超音波走査との切り替え指示を入力する。入力機器としては、トラックボール、各種スイッチ、ボタン、マウス、キーボード等が適用可能である。
【００２６】
システム制御部３１は、情報処理装置（計算機）としての機能を持ち、超音波診断装置１の動作を制御する。システム制御部３１は、記憶部２５から本実施形態に係る超音波検査のための制御プログラムを読み出し、この制御プログラムに従って各部を制御する。
【００２７】
次に、システム制御部３１の制御のもとに行われる本実施形態に係る超音波検査について、超音波ガイド下での針生検を例に挙げて説明する。図２は、システム制御部３１の制御のもとに行われる、超音波検査の典型的な流れを示す図である。
【００２８】
図２に示すように、システム制御部３１は、操作者により入力部２９を介して走査開始指示が入力されたことを契機として、実施例１に係る超音波走査を開始する。超音波走査時において、操作者は、針生検のための穿刺針を被検体内の目標部位に向けて挿入し始める。
【００２９】
まず、システム制御部３１は、送受信制御部１７に第１の超音波走査を実行させる（ステップＳ１）。ステップＳ１において送受信制御部１７は、広域走査領域に対して第１の超音波走査を実行するために、送信部１３と受信部１５とを制御する。第１の超音波走査は、穿刺針を目標部位に到達させるためのガイドとして利用される。従って、第１の超音波走査の映像モードは、典型的には、被検体内の形態情報を描出可能なＢモードに設定される。また、広域走査領域は、３次元状の領域に設定される。広域走査領域は、第１の超音波走査の開始前に、走査領域決定部１１により、操作者により入力部２９を介した指示に従って設定されている。Ｂモードスキャンにおいては、送信部１３は、送受信制御部１７により制御のもと、広域走査領域を超音波で繰り返し走査するように超音波プローブ２から超音波を送信させる。受信部１５は、送受信制御部１７による制御のもと、超音波ビーム毎に受信信号を生成する。そしてＢモード処理部１９は、生成された受信信号にＢモード処理を施し、Ｂモードデータを生成する。そして画像発生部２３は、生成されたＢモードデータに基づいて広域走査領域に関するボリュームデータを生成し、生成されたボリュームデータに基づく所定のＢモード画像を生成する。典型的には、ステップＳ１のＢモードスキャンにおいて生成されるＢモード画像としては、Ａ断面に関する断面画像とＢ断面に関する断面画像とが挙げられる。なお、Ａ断面は、通常の断面、すなわち、超音波の走査面であり、Ｂ断面は、Ａ断面を中心軸（走査面のステアリング角度０度の走査線に対応）回りに９０度だけ回転させた面である。操作者は、表示部２７により表示されているＡ断面に関する断面画像とＢ断面に関する断面画像とを観察しながら、穿刺針１００を目標部位に向けて挿入する。
【００３０】
なお、ステップＳ１において生成されるＢモード画像としては、Ａ断面に関する断面画像とＢ断面に関する断面画像とに限定されない。例えば、Ａ断面及びＢ断面以外の断面に関する断面画像であってもよい。また、Ｂモード画像としては、断面画像のみに限定されず、ボリュームレンダリングにより生成されるボリュームレンダリング画像、画素値投影処理により生成される投影画像であってもよい。
【００３１】
超音波検査時において検出部４は、検出処理を繰り返し実行している。検出部４は、実空間上における穿刺針の先端の位置を検出する。例えば、検出部４は、穿刺針１００の先端に取り付けられた位置センサにより実現される。位置センサは、磁気や光などにより実空間上の位置を検出可能なセンサである。この場合、検出部４は、一定時間毎に穿刺針１００の先端の位置を検出し、検出された位置のデータを装置本体６に送信する。また、システム制御部３１は、超音波検査時において走査領域決定部１１に決定処理を行わせる。
【００３２】
なお、検出部４による穿刺針の先端の位置の検出方法は、位置センサを利用する方法のみに限定されない。例えば、検出部４は、穿刺針が描出された超音波画像を画像処理することにより穿刺針の先端の位置を検出しても良い。具体的には、検出部４は、穿刺針の先端の輝度値や穿刺針の形状を利用して超音波画像から穿刺針の先端領域を検出することができる。画像処理による穿刺針の先端の位置を検出する場合、検出部４は、装置本体６に設けられていると良い。
【００３３】
ステップ１において走査領域決定部１１は、検出部４により検出された穿刺針１００の先端の位置に基づいて局所走査領域を決定する。局所走査領域は、広域走査領域よりも体積が小さければ、２次元状であっても３次元状であってもよい。局所走査領域の中心は、穿刺針１００の先端の現在位置に一致される。
【００３４】
図３は、穿刺針１００の先端１００ａの現在位置を中心に含む局所走査領域Ｒ２の一例を示す図である。図３に示すように、局所走査領域Ｒ２が断面（走査面）の場合、走査面は、穿刺針１００の先端１００ａの現在位置を中心に含み、且つ、穿刺針１００に直交するように設定される。
【００３５】
なお、上述のように局所走査領域の中心は、穿刺針１００の先端の現在位置ではなく、穿刺針１００の先端の予想到達位置に一致していても良い。図４は、穿刺針１００の先端１００ａの予想到達位置１００ｂを中心に含む局所走査領域Ｒ２の一例を示す図である。図４に示すように、局所走査領域Ｒ２が断面（走査面）の場合、走査面は、穿刺針１００の先端１００ａの予想到達位置１００ｂを中心に含み、且つ、先端１００ａの予測経路１００ｃに直交するように設定される。予想到達位置１００ｂは、検出部４により検出された先端１００ａの現在位置と穿刺針１００の刺入角度αとに基づいて走査領域決定部１１により決定される。刺入角度αは、既存の如何なる方法により計算されてもよい。例えば、刺入角度αは、穿刺針１００の先端１００ａに設けられた位置センサからの位置データと穿刺針１００の根本に設けられた位置センサ（図示せず）からの位置データとに基づいて走査領域決定部１１により算出される。なお走査領域決定部１１は、超音波画像上に描出された穿刺針領域を利用して刺入角度を算出しても良い。走査領域決定部１１は、先端１００ａの現在位置と刺入角度とに基づいて予測経路１００ｃを算出する。そして走査領域決定部１１は、予測経路１００ｃ上にあって先端１００ａの現在位置から所定距離だけ離れた点を予想到達位置１００ｃに決定する。所定距離は、操作者により入力部２９を介して任意に設定可能である。なお予測経路１００ｃは、検出部４により繰り返し検出された先端１００ａの位置の軌跡に基づいて算出されても良い。
【００３６】
なお、局所走査領域の大きさ及び形状は、入力部２９を介して操作者により任意に調整可能である。局所走査領域は、走査領域決定部１１によりリアルタイムに更新される。すなわち、走査領域決定部１１は、超音波検査時において、穿刺針１００の先端の位置に局所走査領域を追従させることができる。換言すれば、走査領域決定部１１は、穿刺針１００の先端の移動に連動して、局所走査領域の位置を変更する。
【００３７】
ステップＳ１において表示部２７は、検出部４により検出された穿刺針１００の先端の位置を、第１の超音波走査に関する超音波画像上に重ねて表示してもよい。例えば、穿刺針１００の先端の位置を示すマークや、穿刺針１００の先端の位置を指し示す矢印等が重ねられるとよい。
【００３８】
ステップＳ１が行われるとシステム制御部３１は、入力部２９により映像モードの切り替えが行われることを待機する（ステップＳ２）。操作者は、穿刺針１００が目標部位に到達すると、生検のために採取組織の確認等を行う。採取組織の確認は、詳細な形態情報や機能情報等を利用して行われる。従って、広域走査領域のＢモードスキャンでは、穿刺針先端近傍の採取組織等を高精度に確認することができないので、ステップＳ２において走査領域と映像モードとの切り替えが行われる。
【００３９】
操作者は、装置本体等に設けられた切り替えボタンを押すことにより、走査領域と映像モードとの切り替えを行う。切り替えボタンが押されることにより、第１の超音波走査から第２の超音波走査に切替えられ、広域走査領域から局所走査領域に切替えられる。第２の超音波走査の映像モードは、第１の超音波走査の映像モードと同じでも異なっていても良い。第２の超音波走査の映像モードは、予め入力部２９を介して登録されていても、切り替え時に入力部２９を介して選択されてもどちらでもよい。
【００４０】
ステップＳ２において映像モードの切り替えが行われない場合（ステップＳ２：ＮＯ）、システム制御部３１は、第１の超音波走査を繰り返す。
【００４１】
そしてステップＳ２において映像モードの切り替えが行われた場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、システム制御部３１は、送受信制御部１７に第２の超音波走査を行わせる（ステップＳ３）。ステップＳ３において送受信制御部１７は、走査領域決定部１１により設定された局所走査領域に対して第２の超音波走査を実行するように、送信部１３と受信部１５とを繰り返す。画像発生部２３は、第２の超音波走査の実行時において、第２の超音波走査に応じた超音波画像を生成し、表示部２７は、生成された超音波画像を表示する。なお、第２の超音波走査時においても検出部４と走査領域決定部１１とは繰り返し作動している。すなわち、第２の超音波走査時においても走査領域決定部１１により局所走査領域が穿刺針１００の先端の位置に追従される。画像発生部２３は、経時的に変化する穿刺針１００の先端の位置または予想到達位置を含む超音波画像を繰り返し発生する。表示部２７は、繰り返し発生される超音波画像を即時的に表示する。このような超音波画像は、穿刺針１００の先端の位置または予想到達位置を視点とし穿刺ラインを視線とする画像であるといえる。すなわち、表示部７は、疑似的に穿刺針１００の先端に身を置いたような臨場感を操作者に与えることができる。
【００４２】
ステップＳ３において表示部２７は、検出部４により検出された穿刺針１００の先端の位置または予想到達位置を、第２の超音波走査に関する超音波画像Ｉ２上に重ねて表示してもよい。例えば、穿刺針１００の先端の位置を示すマークや、穿刺針１００の先端の位置を指し示す矢印等が重ねられるとよい。
【００４３】
ここで、第２の超音波走査について詳細に説明する。なお、以下の説明において局所走査領域は、穿刺針１００の先端の現在位置を中心に含む場合にも、穿刺針１００の先端の予想到達位置を中心に含む場合にも適用可能である。しかしながら、説明の煩雑さを低減するため、局所走査領域は、穿刺針１００の先端の現在位置を中心に含むものとする。
【００４４】
図５は、第２の超音波走査の一例を示す図である。図５に示すように、第１の超音波走査の広域走査領域Ｒ１は、第１の超音波走査が穿刺針１００のガイドとして利用されるので、比較的広範囲な３次元領域に設定される。このため、第１の超音波走査（３次元走査）のフレームレート（時間分解能）は、リアルタイム性に劣る場合がある。また、ボリュームデータに基づく断面画像は、２次元走査によるＢモード画像に比して空間分解能が劣る。
【００４５】
一方、図５に示すように、第２の超音波走査の局所走査領域Ｒ２は、第２の超音波走査が穿刺針１００の先端１００ａ近傍における組織の観察に利用されるので、比較的狭い範囲に設定される。例えば、局所走査領域Ｒ２は、図５に示すように、穿刺針１００の先端１００ａの位置を中心に含む走査面（断面）に設定される。このように走査領域を穿刺針の先端近傍の２次元領域に限定することで、第２の超音波走査における時間分解能及び空間分解能を、第１の超音波走査よりも向上させることができる。局所走査領域Ｒ２は、例えば、穿刺針１００の先端１００ａ近傍の組織の視認性向上等のため、穿刺ラインに対して直交するように設定されるとよい。この際、走査面（局所走査領域Ｒ２）の向きは、穿刺針１００の刺入角度に基づいて設定される。なお、走査面（局所走査領域Ｒ２）は、穿刺ラインに対して如何なる角度に設定されてもよい。設定された局所走査領域Ｒ２の位置及び向きに応じて、送受信制御部１７は、超音波プローブ２に搭載されている振動子の中から、超音波送信に利用する振動子２ａを選択する。そして、送信部１３は、選択された振動子２ａを利用して局所走査領域に超音波を送信する。
【００４６】
なお、局所走査領域Ｒ２は、穿刺針１００の先端１００ａ近傍の穿刺ラインに直交する断面であるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。局所走査領域Ｒ２は、例えば、先端１００ａ近傍の３次元領域や、穿刺針１００を含む任意の複数断面でも良い。さらに、穿刺針１００の移動に連動して、局所走査領域Ｒ２と超音波送信に利用する振動子２ａとを追従させることもできる。
【００４７】
図６は、第２の超音波走査の他の例を示す図であり、２次元的な局所走査領域Ｒ２に対する２次元的な空間コンパウンドを利用した超音波走査を示す図である。空間コンパウンドにおいて送信部１３は、送受信制御部１７の制御のもと、２次元的な局所走査領域（走査面）Ｒ２を偏向走査する。超音波送信に利用される振動子２ａは、局所走査領域（走査面）Ｒ２に交差し、一列に配列された複数の振動子である。また、図７は、第２の超音波走査の他の例を示す図であり、局所走査領域Ｒ２に対する３次元的な空間コンパウンドを利用した超音波走査を示す図である。超音波送信に利用される振動子２ａは、局所走査領域（走査面）Ｒ２に交差する一列の振動子とこの一列の振動子に隣接する振動子とからなる２次元状に配列された複数の振動子である。
【００４８】
図６および図７に示すように、第２の超音波走査は、空間コンパウンドを利用した超音波走査でもよい。偏向走査により２次元状の局所走査領域に対して複数の送信方向にそれぞれ対応する複数の超音波送信が実行される。画像発生部２３は、複数の超音波送信の各々について、局所走査領域Ｒ２に関するＢモード画像を生成する。そして画像発生部２３は、複数の超音波送信にそれぞれ対応する複数のＢモード画像を合成し、単一のＢモード画像（合成画像）を生成する。表示部２７は、生成された合成画像を表示する。この合成画像は、単一の送信方向に関する超音波走査のＢモード画像に比して、空間コンパウンドの効果により画質が向上している。従って、第２の超音波走査として空間コンパウンドを利用した超音波走査が実行されることにより、操作者は、穿刺針の先端近傍の組織を高画質の超音波画像を観察することができる。
【００４９】
上述のように、送受信制御部１７は、操作者からの入力部２９を介した指示に従って、第１の超音波走査と第２の超音波走査とを切り替える。図８は、第１の超音波走査と第２の超音波走査との切り替えを模式的に示す図である。図８に示すように、例えば、第１の超音波走査としては、通常のＢモードボリュームスキャンが適用され、第２の超音波走査としては、穿刺針１００の先端１００ａ近傍への限局的なＢモードスキャンが適用される。第１の超音波走査においては、超音波プローブ２に含まれる全ての振動子２ｂが超音波送信に利用され、第２の超音波走査においては、上述したように、超音波プローブ２内の一部の振動子２ａが超音波送信に利用される。入力部２９は、第１の超音波走査と第２の超音波走査とを瞬時に切替えるユーザインターフェース（Ｕ／Ｉ）を有している。このユーザインターフェースが操作者により操作されることにより、通常のＢモードボリュームスキャンと先端１００ａ近傍への限局的なスキャンとが送受信制御部１７により瞬時に切替えられる。
【００５０】
図９は、超音波検査における画像の表示例を示す図である。図９に示すように、表示部２７は、第２の超音波走査の実行時において、第１の超音波走査に関する超音波画像Ｉ１と第２の超音波走査に関する超音波画像Ｉ２とを並べて表示する。超音波画像Ｉ１は、第１の超音波走査時において生成された画像であり、静止画である。例えば、超音波画像Ｉ１は、Ｂモードボリュームスキャンにより画像発生部２３により生成されたボリュームデータに基づく画像である。超音波画像Ｉ１の表示方法は、Ａ断面等に関する断面画像、ボリュームレンダリングによるボリュームレンダリング画像、最大値投影（ＭＩＰ）による投影画像が好適である。なお、表示される断面画像は、一枚であっても良いし、直交３断面等の複数断面であってもよい。超音波画像Ｉ２は、リアルタイムに生成される画像であり、動画である。例えば、超音波画像Ｉ２は、Ｂモードスキャンにより画像発生部２３により生成された、２次元の局所走査領域に関するＢモード画像である。従って、超音波画像Ｉ２は、超音波画像Ｉ１に比して時間分解能及び空間分解能が良い。なお、第２の超音波走査における超音波画像Ｉ２の表示方法は上述の方法のみに限定されない。例えば、超音波画像Ｉ１に超音波画像Ｉ２を重ねて表示してもよい。また、超音波画像Ｉ２のみを表示してもよい。
【００５１】
なお、第２の超音波走査の映像モードは、一種類に限定されない。例えば、第２の超音波走査の映像モードとして、複数種類の映像モードが設定されてもよい。すなわち、第２の超音波走査の映像モードは、Ｂモードやドプラモード、エラストグラフィーモード、ウォールモーショントラッキング（ＷＭＴ）モード、造影モード、ＳＷＥモード、空間コンパウンドモード、合成開口モードのうちの少なくとも２種類であってもよい。第２の超音波走査において、複数種類の映像モードにそれぞれ対応する複数種類の超音波走査が、送受信制御部１７の制御のもと、所定回数の超音波送受信おきに交互に繰り返される。この場合、図９の超音波画像Ｉ２は、第１の映像モードに関する超音波画像と第２の映像モードに関する超音波画像との重ね合わせ画像となる。例えば、第２の超音波走査において、Ｂモードスキャンとドプラモードスキャンとが交互に繰り返されてもよい。この場合、超音波画像Ｉ２は、Ｂモード画像とドプラ画像との重ね合わせ画像となる。より詳細には、超音波画像Ｉ２において、Ｂモードスキャン時にＢモード画像が更新され、ドプラモードスキャン時にドプラ画像が更新される。この表示により、操作者は、形態情報と血流情報とをリアルタイムで同時に観察することができる。
【００５２】
第２の超音波走査に関する超音波画像Ｉ２に対して、画質向上のための種々の画像処理を適用してもよい。例えば、特許文献２に記載の微小構造物を抽出する処理を、空間コンパウンドに基づく超音波画像Ｉ２に適用することも可能である。乳腺の臨床応用の場合、微細石灰化領域の組織を採取して、病理検査にて良性／悪性を診断するケースがある。Ｂモードボリュームスキャンだけでは、穿刺針が所望の石灰化領域に挿入されたか確認が難しいが、針先近傍で、上記処理を適用することで、確認が容易になる。なお、特許文献２に記載の画像処理を空間コンパウンドに基づく超音波画像Ｉ２に適用することで、超音波画像Ｉ２に含まれる微小構造物の抽出能が向上することが知られている。
【００５３】
また、第２の超音波走査の映像モードは、Ｂモードのみに限定されない。第２の超音波走査の映像モードとしては、上述のように、エラストグラフィーモードや、ドプラモード、造影モードなども適用可能である。例えば、エラストグラフィーモードの場合、操作者は、超音波プローブ２で被検体を圧迫して解放する。ドプラモード処理部１９は、圧迫と開放とに起因する組織の速度情報の空間分布を算出する。画像発生部２３は、算出された速度情報の空間分布に基づいて硬さ情報の空間分布を算出し、算出された硬さ情報の空間分布をカラーで表現するエラストグラフィー画像を生成する。表示部２７は、生成されたエラストグラフィー画像を表示する。
【００５４】
また、第２の超音波走査の映像モードは、ＳＷＥモードでも良い。ＳＷＥモードは、走査領域内でのシェアウェーブの伝搬速度が組織の硬さに依存していることを利用した撮像方法である。以下、図１０を参照しながら、第２の超音波走査がＳＷＥモードの場合について詳細に説明する。第１の超音波走査の実行中、操作者は、入力部２９を介して第１の超音波走査から第２の超音波走査への切替指示を入力する。切替指示が入力されることを契機としてシステム制御部３１は、第１の超音波走査から第２の超音波走査に切り替える。第２の超音波走査において送受信制御部１７は、局所走査領域に対してＳＷＥ走査を実行する。局所走査領域は、断面であっても３次元領域であっても良い。しかしながら、以下の説明において局所走査領域は断面であるとする。
【００５５】
まず、送受信制御部１７は、送信部１３にプッシュパルスと呼ばれる高圧超音波パルスＰ１を送信させる。具体的には、送信部１３は、所定の送信焦点位置に集束されるプッシュパルスＰ１を局所走査領域Ｒ２の方位方向に関する端部に送信する。送信部１３は、深さ方向に沿って送信焦点位置を切り替えながらプッシュパルスＰ１を繰り返し送信する。プッシュパルスＰ１が送信されると局所走査領域Ｒ２内には、剪断波が発生する。剪断波は、横波である。剪断波が局所走査領域Ｒ２内を伝搬することにより局所走査領域Ｐ１内の組織が歪む。剪断波による組織の歪みの度合いは組織の硬さに依存する。
【００５６】
プッシュパルスＰ１が送信されると送受信制御部１７は、剪断波の伝搬計測モードを実行する。具体的には、送受信制御部１７は、送信部１３を制御して局所走査領域Ｒ２の全体に亘って剪断波計測のためのトラッキングパルスＵＷを繰り返し送信し、受信部１５を制御して局所走査領域Ｒ２からの超音波を繰り返し受信する。より詳細には、送受信制御部１７は、プッシュパルスＰ１の送信位置から所定距離Ｌ１だけ離れた観察領域Ｔ１に対して、トラッキングパルスＵＷを複数回繰り返し送受信する。観察領域Ｔ１は、局所走査領域Ｒ２の部分領域である。トラッキングパルスＵＷは、観察領域Ｔ１内の組織の変位量と変位を生じた時刻とを観察するための超音波パルスである。ドプラモード処理部２１は、受信部１５からの受信信号に自己相関演算を施して観察領域Ｔ１に関する組織の変位の空間分布を繰り返し算出する。画像発生部２３は、異なる時刻に関する組織の変位の空間分布に基づいて観察領域Ｔ１に関する剪断波の到達時間の空間分布を算出する。剪断波の到達時間は、基準時刻からの、組織の変位量が最大となる時間に対応する。基準時刻は、例えば、プッシュパルスの送信時刻に規定される。
【００５７】
プッシュパルス送信位置から所定距離Ｌ１だけ離れた位置のトラッキングパルスＵＷの送信が行われると、送受信制御部１７は、再びプッシュパルスＰ１を送信し、次は所定距離Ｌ２だけ離れた観察領域Ｔ２に対して、トラッキングパルスＵＷを繰り返し送受信する。観察領域Ｔ２は、局所走査領域Ｒ２の部分領域である。これにより、画像発生部２３は、観察領域Ｔ１に対して行った走査と同様に、観察領域Ｔ２についての剪断波の到達時間の空間分布を算出する。
【００５８】
このようにして、全ての局所走査領域Ｒ２の全体に亘ってトラッキングパルスＵＷが送信されると、画像発生部２３は、組織の硬さをカラーで表現するＳＷＥ画像を発生する。ここで、剪断波の伝搬速度と組織の硬さとは一定の比例関係にあることが知られている。すなわち、剪断波の伝搬速度が速い領域は、弾性率が高く、硬い領域である。剪断波の伝搬速度が遅い領域は、弾性率の低く、柔らかい領域である。画像発生部２３は、この比例関係に従って、局所走査領域Ｒ２に関する到達時間の空間分布に基づいて組織の硬さの空間分布を算出する。そして、画像発生部２３は、組織の硬さをカラーで表現するＳＷＥ画像を発生する。表示部２７は、ＳＷＥ画像を表示する。
【００５９】
なお、上述の動作では観察領域をずらしながら、各観察領域についてプッシュパルス送信とトラッキングパルス送受信とを順番に行う動作について説明したが、種々のバリエーションがあってもよい。例えば、トラッキングパルスは送信ビーム1本に対して複数の受信ビームを形成し、観察領域を広げるような、所謂並列同時受信の手法を利用してもよい。
【００６０】
なお、ＳＷＥ画像の精度の向上のため、異なるプッシュパルス送信位置に関する二つのＳＷＥ画像に基づく合成画像が表示されても良い。この場合、送受信制御部１７は、上述と同様の方法により、第１のＳＷＥ走査と第２のＳＷＥ走査とを交互に繰り返す。すなわち、送受信制御部１７は、第１のＳＷＥ走査において、送信部１３を制御して局所走査領域Ｒ２の一端部に向けてプッシュパルスを送信し、送信部１３と受信部１５とを制御して局所走査領域Ｒ２全体に亘って剪断波の伝搬計測モード走査を実行する。そして、ドプラモード処理部２１は、受信部１５からの受信信号に自己相関演算を施して組織の変位の空間分布を算出し、画像発生部２３は、組織の変位の空間分布に基づいて第１のＳＷＥ画像を発生する。第２のＳＷＥ走査において送受信制御部１７は、送信部１３を制御して局所走査領域Ｒ２の他端部に向けてプッシュパルスを送信し、送信部１３と受信部１５とを制御して局所走査領域Ｒ２全体に亘って剪断波の伝搬計測モード走査を実行する。そして、ドプラモード処理部２１は、受信部１５からの受信信号に自己相関演算を施して組織の変位の空間分布を算出し、画像発生部２３は、組織の変位の空間分布に基づいて第２のＳＷＥ画像を発生する。
【００６１】
第１のＳＷＥ走査と第２のＳＷＥ走査とは交互に繰り返される。第１のＳＷＥ画像と第２のＳＷＥ画像とが発生されると画像発生部２３は、第１のＳＷＥ画像と第２のＳＷＥ画像との合成画像を発生する。表示部２７は、合成画像を表示する。操作者は、合成画像を観察することによって組織の硬さをより正確に評価することができる。
【００６２】
なお上述のＳＷＥ走査において局所走査領域は断面であるとした。しかしながら、本実施形態に係るＳＷＥ走査における局所走査領域は３次元領域であっても良い。
【００６３】
ステップＳ３が行われるとシステム制御部３１は、操作者により入力部２９を介して超音波走査の終了指示がなされることを待機している（ステップＳ４）。ステップＳ３が行われると操作者は、第２の超音波走査による超音波画像を観察し、目的部位に穿刺針の先端が到達したか否かを判断する。到達したと判断した場合、操作者は、組織採取等を行う。そして、生検が終了すると操作者は、入力部２９等を介して超音波検査の終了指示を入力する。
【００６４】
このようにしてステップＳ４において終了指示がなされた場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、システム制御部３１は、超音波検査を終了する。
【００６５】
なお本実施形態の臨床応用例は、針生検のみに限定されない。本実施形態は、肝がんなどの限局性腫瘍に対するラジオ波焼灼術、すなわち、ＲＦＡ治療等の穿刺針を利用した如何なる超音波診断にも適用可能である。ＲＦＡ治療は、表面に高温を発生するための電極が取り付けられた穿刺針（電極針）を利用する。より詳細には、ＲＦＡ治療は、電極針を体表から腫瘍部に刺入し、ラジオ波により発生する高温により病変部を凝固死させる治療法である。近年では、ＲＦＡ治療の効果判定に造影超音波が利用されることが多い。治療前は腫瘍血管により血流が豊富であるが、治療後はがん細胞が死滅し、血流が減少するためである。３次元的に分布する腫瘍の治療効果を判定するためにリアルタイム３次元超音波スキャンが有用であるが、リアルタイム３次元超音波スキャンは、２次元超音波スキャンに比べ時間分解能及び空間分解能が劣る。
【００６６】
ＲＦＡ治療の場合、図２のステップＳ１において、電極針が治療部位に向けて刺し入れられる。目標部位に電極針が到達すると、電極針による治療部位の焼灼が行われる。例えば、電極針は、治療装置に接続されている。腫瘍サイズやＲＦＡ針の種類に応じて治療装置の出力強度や出力時間が設定される。そしてステップＳ２において第２の超音波走査の映像モードが選択される。映像モードとして、造影モード、ドプラモード、エラストグラフィーモードなどが選択される。治療により腫瘍血流の減少、組織変性に伴う硬さの変化を観察するのに適した映像モードが選択される。特に、造影モードでは造影剤流入の経時変化を観察する必要があるが、関心領域のみに限局された造影モードのため、時間分解能を高く維持できリアルタイム性も犠牲にならない。表示方法としては、複数断面表示、ボリウム表示を適宜選択可能である。なお、図１１に示すように、Ｂモード３次元スキャンと局所走査領域に対する造影モードのスキャンとは瞬時に切替え可能である。ステップＳ３では、ステップＳ２で選択された映像モードで治療効果が行われる。腫瘍部分に血流が残存しているかなどが観察される。観察により、治療範囲が十分であれば終了、腫瘍部分の残存が認められれば、再びステップＳ１に戻り、電極針の穿刺または追加の治療が行われる。従って、本実施形態によれば、ＲＦＡ治療効果判定の精度向上が実現する。
【００６７】
このように、本実施形態に係る超音波診断装置１は、穿刺針を利用した超音波検査に有効な技術を提供している。
【００６８】
以下、本実施形態に係る変形例について説明する。
【００６９】
（変形例１）
上述の実施形態に係る局所走査領域は、穿刺針１００の先端の現在位置または現在位置に応じた予想到達位置に従って決定されるものとした。この場合、穿刺針１００の先端の現在位置の移動に連動して局所走査領域も移動することとなる。針生検やＲＦＡ治療中、目標部位を観察したいにもかかわらず穿刺針１００が不用意に動いてしまう場合がある。穿刺針１００の先端の現在位置に連動して局所走査領域の位置が決定される場合、目標部位等の観察対象部位から穿刺針１００が引き抜かれると局所走査領域は当該目標部位から外れてしまう。従って操作者は、観察対象部位から穿刺針１００がずれる毎に穿刺針１００の位置を調整しなければならない。変形例１に係る局所走査領域は、予め記憶された過去の穿刺針１００の先端の位置に基づいて決定される。以下、変形例１に係る超音波診断装置及び超音波撮像方法について説明する。なお以下の説明において、本実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
【００７０】
図１２は、変形例１に係る局所走査領域の決定処理について説明するための図である。図１２に示すように、穿刺針１００の挿入中、局所走査領域は、穿刺針１００の先端の位置に連動して設定される。操作者は、局走査領域Ｒ２を固定させたい位置に穿刺針１００の先端１００ａが到達したと判断すると、入力部２９を介して記憶指示を入力する。例えば、操作者は、穿刺針１００の先端が観察対象部位に到達したことを契機として記憶指示を入力する。記憶指示が入力されることを契機として記憶部２５は、当該記憶指示が入力された時点における先端１００ａの位置データを記憶する。走査領域決定部１１は、記憶部２５に記憶されている位置データを読み出し、読み出された位置に基づいて局所走査領域を決定する。これにより局所走査領域は、穿刺針１００が移動しても先端１００ａの位置に連動して動くことはなく固定されこととなる。なお、操作者が入力部２９を介して連動指示がなされた場合、走査領域決定部１１は、再び局所走査領域Ｒ２を穿刺針１００の先端の現在位置に連動させる。
【００７１】
上述の説明において、記憶指示が入力されることを契機として、即座に、記憶部２５に記憶されている位置データに局所走査領域Ｒ２が設定され第２の超音波走査が実行されるものとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。すなわち、局所走査領域Ｒ２の記憶と超音波走査とが個別に行われても良い。例えば、操作者により入力部２９を介して固定指示が入力されることを契機として走査領域決定部１１は、記憶部２５に記憶されている先端１００ａの位置データを読み出し、読み出された位置に基づいて局所走査領域Ｒ２を決定する。この場合、走査領域決定部１１は、観察対象部位から穿刺針１００が引き抜かれた後においても、観察対象部位に局所走査領域Ｒ２を設定することができる。
【００７２】
従って、穿刺針１００の先端位置と観察対象部位とがずれた場合においても、観察対象部位の観察を目的として穿刺針１００を刺し直す手間を省くことができる。
【００７３】
また、第２の超音波走査がＳＷＥモードの場合、本実施形態に係る超音波診断装置は、穿刺針１００を局所走査領域から引き抜いた状態でＳＷＥ走査を実行することができる。従って、変形例１によればＳＷＥモードの精度の向上も実現する。
【００７４】
（変形例２）
上述の実施形態に係る局所走査領域は、穿刺針１００の先端の位置または先端の予想到達位置を含むものとした。しかしながら、本実施形態に係る局所走査領域は、これに限定されない。変形例２に係る局所走査領域は、穿刺針１００の先端の現在位置に基づく予測経路に基づいて決定される。以下、変形例２に係る超音波診断装置及び超音波撮像方法について説明する。なお以下の説明において、本実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
【００７５】
図１３は、変形例２に係る局所走査領域Ｒ２の決定処理について説明するための図である。なお、変形例２に係る局所走査領域Ｒ２は断面ＳＣであるものとする。図１３に示すように、針生検等の実施中または実施前において、走査領域決定部１１は、穿刺針１００の予測経路１００ｃを算出する。予測経路の算出方法は、上述の方法と同様なので、ここでの説明を省略する。予測経路１００ｃが算出されると走査領域決定部１１は、予測経路１００ｃに直交する複数の断面ＳＣをそれぞれ複数の局所走査領域Ｒ２に設定する。例えば、図１３の場合、予測経路１００ｃに直交する４つの断面ＳＣ１、ＳＣ２、ＳＣ３、ＳＣ４が設定される。
【００７６】
第２の超音波走査への切替指示がなされることを契機として送受信制御部１７は、複数の局所走査領域ＳＣ（Ｒ２）に対して順番に第２の超音波走査を施す。これにより画像発生部２３は、複数の局所走査領域ＳＣ（Ｒ２）に関する複数の超音波画像ＩＵを発生し、表示部２７は、複数の超音波画像ＩＵを表示する。複数の超音波画像ＩＵは、並べて表示されても良いし、穿刺針１００の先端に近い方から順番に表示されても良い。
【００７７】
変形例２のように穿刺針１００の予測経路に直交する複数の超音波画像を表示することにより、操作者は、予め穿刺針１００の刺入経路を刺入前に観察することができる。従って、穿刺針１００の刺入経路を刺入前に再検討することができ、穿刺針１００の刺し直しを防止することができる。
【００７８】
［効果］
上記の説明のように、本実施形態に係る超音波診断装置１は、少なくとも、超音波プローブ２、送信部１３、受信部１５、検出部４、走査領域決定部１１、及び送受信制御部１７を有している。検出部４は、実空間上における穿刺針の先端の位置を検出する。走査領域決定部１１は、被検体内の広域走査領域と、先端の位置に基づき第１の走査領域よりも狭い局所走査領域とを設定する。送受信制御部１７は、送信部１３と受信部１５とを制御し、広域走査領域に対する第１の超音波走査と局所走査領域に対する第２の超音波走査とを、操作者からの指示に従って切替える。
【００７９】
上記構成により、超音波診断装置１は、穿刺針を目標部位までガイドするための第１の超音波走査と、穿刺針の先端近傍の目標部位の組織情報を詳細に確認するための第２の超音波走査とを任意のタイミングで切替えることができる。また、第２の超音波走査は、走査領域が比較的狭いため、比較的、高空間分解能及び高時間分解能で目標部位を観察することができる。
【００８０】
かくして本実施形態によれば、被検体内へ穿刺する針を利用した超音波検査の精度の向上を可能とする超音波診断装置及び超音波走査プログラムを提供することにある。
【００８１】
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、変更を行うことができる。これら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ものである。
【符号の説明】
【００８２】
１…超音波診断装置、２…超音波プローブ、２ａ…振動子、４…検出部、６…装置本体、１１…走査領域決定部、１３…送信部、１５…受信部、１７…送受信制御部、１９…Ｂモード処理部、２１…ドプラモード処理部、２３…画像発生部、２５…記憶部、２７…表示部、２９…入力部、３１…システム制御部、１００…穿刺針
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、超音波診断装置及び超音波走査プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波プローブを体表から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をリアルタイムで表示でき、かつ安全性が高い。そのため、超音波診断装置は、繰り返して検査が行える。また、超音波診断装置は、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、片手で持ち運べる程度のものが開発されている。このような小型の超音波診断装置により、ベッドサイドへ移動して容易に検査を行うことができる。超音波診断装置は、Ｘ線などのように被曝がなく、産科や在宅医療等においても使用することができる。
【０００３】
近年、静脈投与型の超音波造影剤が製品化され、「造影エコー法」が行われるようになってきている。この手法は、例えば、心臓および肝臓などの検査で静脈から超音波造影剤を注入して血流信号を増強し、血流動態の評価を行うことを目的としている。超音波造影剤の多くは微小気泡（マイクロバブル）が反射源として機能するものである。例えば、近年日本で発売されたソナゾイド（Sonazoid）と呼ばれる第二世代の超音波造影剤は、ペルフルオロブタン（perfluorobutane）ガスを内包し、リン脂質をシェル（shell）とする微小気泡であり、中低音圧の超音波で超音波造影剤の還流の様子を安定して観察することが可能になった。
【０００４】
治療における超音波の応用も進んでいる。腫瘍組織の病理検査のためには、超音波ガイド下で針生検を行うことがある。さらに、肝臓がんなど限局性腫瘍のＲＦＡ（ラジオ波焼灼術：radio frequency ablation）治療のためのＲＦＡ針の穿刺や治療効果判定にも超音波診断装置が用いられている。近年はリアルタイム３次元スキャンも開発され、複数断面を観察しながら穿刺する場合もある。リアルタイム３次元スキャンは１次元アレイを機械的に揺動させるもの、２次元アレイで電子的に走査するものがある。これにより、穿刺断面のみならず、奥行き方向の針のずれも同時に観察できるようになった。
【０００５】
穿刺後に針先周囲の３次元的な治療効果や組織情報を確認したいが、３次元スキャンは、空間分解能や時間分解能が２次元スキャンよりも劣る。また、針周囲の詳細な情報を解析するスキャン方法も確立されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６―３１４６８９号公報
【特許文献２】特開２００６―３０５３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
目的は、被検体内へ穿刺する針を利用した超音波検査の精度の向上を可能とする超音波診断装置及び超音波走査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】
【０００８】
本実施形態に係る超音波診断装置は、超音波を発生し、被検体からの超音波をエコー信号に変換する振動子と、前記振動子に駆動信号を供給する送信部と、前記振動子からのエコー信号を信号処理する受信部と、穿刺針の先端の位置を検出する検出部と、前記被検体内の第１の走査領域と、前記検出された先端の位置に基づき前記第１の走査領域よりも狭い第２の走査領域とを決定する決定部と、前記送信部と前記受信部とを制御し、前記第１の走査領域に対する第１の超音波走査と前記第２の走査領域に対する第２の超音波走査とを、操作者からの指示に従って切替える送受信制御部と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す図。
【図２】図１のシステム制御部の制御のもとに行われる、超音波検査の典型的な流れを示す図。
【図３】図１の穿刺針１００の先端の現在位置を中心に含む局所走査領域の一例を示す図。
【図４】図１の穿刺針１００の先端の予想到達位置を中心に含む局所走査領域の一例を示す図。
【図５】図１の送受信制御部により実行される第２の超音波走査の一例を示す図。
【図６】図１の送受信制御部により実行される第２の超音波走査の他の例を示す図。
【図７】図１の送受信制御部により実行される第２の超音波走査の他の例を示す図。
【図８】図１の送受信制御部により実行される第１の超音波走査と第２の超音波走査との切り替えを模式的に示す図。
【図９】図１の表示部による、超音波検査における画像の表示例を示す図。
【図１０】図１の送受信制御部による、第２の超音波走査がＳＷＥモードの場合の動作例を示す図。
【図１１】図１の送受信制御部により実行される第１の超音波走査と第２の超音波走査との切り替えを模式的に示す他の図。
【図１２】変形例１に係る送受信制御部による局所走査領域の決定処理を説明するための図。
【図１３】変形例２に係る送受信制御部による局所走査領域の決定処理を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係わる超音波診断装置及び超音波走査プログラムを説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る超音波診断装置１の構成を示す図である。図１に示すように、超音波診断装置１は、超音波プローブ２、検出部４、及び装置本体６を有している。装置本体６は、走査領域決定部１１、送信部１３、受信部１５、送受信制御部１７、Ｂモード処理部１９、ドプラモード処理部２１、画像発生部２３、記憶部２５、表示部２７、入力部２９、及びシステム制御部３１を有している。装置本体６に内蔵される送信部１３及び受信部１５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である場合もある。以下、個々の構成要素の機能について説明する。
【００１２】
超音波プローブ２は、２次元状に配列された複数の振動子２ａを有している。振動子２ａは、送信部１３からの駆動信号に応じて超音波を発生し、被検体からの反射波を電気信号（エコー信号）に変換する。複数の振動子２ａの前方側には、振動子２ａと被検体との間の音響インピーダンス差を整合するための整合層が取り付けられている。複数の振動子の後方側には、超音波の伝播を防止するバッキング材が取り付けられている。振動子２ａから被検体に超音波が送信されると、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る。反射された超音波は、振動子２ａによりエコー信号として受信される。このエコー信号の振幅は、超音波が反射され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、超音波が血流や心臓壁等の表面で反射された場合は、エコー信号は、ドプラ効果により移動体の超音波送信方向の速度成分に依存した周波数偏移を受ける。
【００１３】
穿刺針１００は、被検体の内部に刺入される針である。典型的には、超音波プローブ２には、穿刺針１００のためのアダプタが取り付けられている。アダプタは、穿刺針１００のガイドとして機能する。穿刺針１００は、操作者によりアダプタを介して被検体内に刺入される。本実施形態に係る穿刺針としては、生検に利用される針やＲＦＡに利用される針等の被検体内に刺入されるあらゆる針が適用可能である。
【００１４】
検出部４は、穿刺針１００の先端の位置を検出し、検出された位置に関するデータを生成する。穿刺針１００の先端の位置に関するデータは、走査領域決定部１１に供給される。
【００１５】
走査領域決定部１１は、第１の超音波走査のための第１の走査領域と第２の超音波走査のための第２の走査領域とを決定する。具体的には、走査領域決定部１１は、操作者からの入力部２９を介した指示に従って第１の走査領域を設定する。典型的には、第１の走査領域は、比較的広範囲な３次元領域に設定される。走査領域決定部１１は、検出部４により検出された穿刺針１００の先端の位置に基づいて第２の走査領域を決定する。第２の走査領域の決定方法は、大きく２つに大別される。第１の方法において第２の走査領域は、穿刺針１００の先端の位置を略中心に含むように設定される。第２の方法において第２の走査領域は、穿刺針１００の先端の予想到達位置を略中心に含むように設定される。第２の走査領域は、第１の走査領域よりも体積が狭い。以下の説明において、第１の走査領域を広域走査領域と呼び、第２の走査領域を局所走査領域と呼ぶことにする。
【００１６】
送信部１３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を繰り返し発生する。遅延回路は、送信方向及び送信焦点位置に応じた遅延時間をチャンネル毎に各レートパルスに印加する。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、超音波プローブ２に駆動信号を印加する。駆動信号の印加により、遅延時間に応じた送信方向及び送信焦点位置に関する超音波送信ビームが超音波プローブ２から送信される。
【００１７】
なお、送信部１３は、送受信制御部１７の指示に従って、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。
【００１８】
受信部１５は、図示していないアンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、ビームフォーマ等を有している。アンプ回路は、超音波プローブ２からのエコー信号をチャンネル毎に増幅する。Ａ／Ｄ変換器は、増幅されたエコー信号にＡ／Ｄ変換を施す。ビームフォーマは、デジタルのエコー信号に、超音波受信ビームのビーム方向を決定するのに必要な遅延時間を受信焦点位置毎に印加し、遅延時間が与えられたエコー信号を加算する。この遅延加算により、超音波受信ビームに対応する受信信号が生成される。
【００１９】
送受信制御部１７は、操作者からの入力部２９を介した指示に応じた超音波走査を実行するために送信部１３と受信部１５とを制御する。具体的には、送受信制御部１７は、広域走査領域に対する第１の超音波走査と局所走査領域に対する第２の超音波走査とを実行する。第１の超音波走査の映像モードと第２の超音波走査の映像モードとは、操作者により入力部２９を介して任意に設定可能である。本実施形態に係る映像モードとしては、Ｂモードやドプラモード、エラストグラフィーモード、ウォールモーショントラッキング（ＷＭＴ）モード、造影モード、空間コンパウンドモード、シアウェーブ・エラストグラフィ（ＳＷＥ：shear wave elastography）モード、合成開口モード等の既存のあらゆる映像モードが適用可能である。送受信制御部１７は、送信部１３と受信部１５とを制御し、広域走査領域に対する第１の超音波走査と局所走査領域に対する第２の超音波走査とを、操作者からの入力部２９を介した指示に従って切替える。
【００２０】
Ｂモード処理部１９は、受信部１５からの受信信号に対数増幅や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Ｂモードデータを生成する。Ｂモード処理部１９は、超音波走査の映像モードがＢモードの場合に作動される。Ｂモードデータは、画像発生部２３に供給される。
【００２１】
ドプラモード処理部２１は、受信部１５からの受信信号に周波数解析を施し、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カラーで表現するドプラデータを生成する。ドプラモード処理部２１は、超音波走査の映像モードがドプラモードの場合に作動される。ドプラデータは、画像発生部２３に供給される。
【００２２】
画像発生部２３は、Ｂモード処理部２３からのＢモードデータあるいはドプラ処理部２４からのドプラデータに基づいて、第１の超音波走査が実行されている場合、広域走査領域に関し第１の超音波走査の映像モードに応じた超音波画像のデータを発生する。また、画像発生部２３は、Ｂモードデータあるいはドプラデータに基づいて、第２の超音波走査が実行されている場合、局所走査領域に関し第２の超音波走査の映像モードに応じた超音波画像のデータを発生する。具体的には、画像発生部２３は、Ｂモードデータあるいはドプラデータに基づいて、ピクセルから構成される２次元の画像データ、または、ボクセルから構成されるボリュームデータを発生する。画像発生部２３は、ボリュームデータに基づいて３次元画像処理を施し、２次元の画像データを発生する。本実施形態に係る３次元画像処理としては、ボリュームレンダリング、多断面変換表示（ＭＰＲ：multi planar reconstruction）、最大値投影表示（ＭＩＰ：maximum intensity projection）等が適用可能である。例えば、画像発生部２３は、映像モードがＢモードの場合、Ｂモードデータに基づいてＢモード画像を発生する。また、画像発生部２３は、映像モードがドプラモードの場合、ドプラデータに基づいてドプラ画像を発生する。画像発生部２３は、映像モードがエラストグラフィーモードまたはＳＷＥモードの場合、ドプラデータに基づいて、被検体の硬さ情報の空間分布を表現するエラスト画像を発生する。画像発生部２３は、映像モードがＷＭＴモードの場合、ドプラデータに基づいて、臓器の運動機能情報の空間分布を表現するＷＭＴ画像を発生する。画像発生部２３は、映像モードが造影モードの場合、生成部２３は、超音波造影剤からの信号成分が特異的に描出される造影画像を発生する。なお、画像発生部２３に供給される前のデータは、「生データ」と呼ばれることがある。
【００２３】
記憶部２５は、画像発生部２３により生成された超音波画像のデータを記憶する。また、記憶部２５は、本実施形態に係る超音波検査のための制御プログラムを記憶している。
【００２４】
表示部２７は、画像発生部２３により生成された超音波画像を表示機器に表示する。表示機器としては、例えばＣＲＴディスプレイや、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ等が適用可能である。
【００２５】
入力部２９は、操作者からの各種指示を装置本体６にとりこむための入力機器を搭載している。例えば、入力部２９は、操作者からの指示に従って第１の超音波走査と第２の超音波走査との切り替え指示を入力する。入力機器としては、トラックボール、各種スイッチ、ボタン、マウス、キーボード等が適用可能である。
【００２６】
システム制御部３１は、情報処理装置（計算機）としての機能を持ち、超音波診断装置１の動作を制御する。システム制御部３１は、記憶部２５から本実施形態に係る超音波検査のための制御プログラムを読み出し、この制御プログラムに従って各部を制御する。
【００２７】
次に、システム制御部３１の制御のもとに行われる本実施形態に係る超音波検査について、超音波ガイド下での針生検を例に挙げて説明する。図２は、システム制御部３１の制御のもとに行われる、超音波検査の典型的な流れを示す図である。
【００２８】
図２に示すように、システム制御部３１は、操作者により入力部２９を介して走査開始指示が入力されたことを契機として、実施例１に係る超音波走査を開始する。超音波走査時において、操作者は、針生検のための穿刺針を被検体内の目標部位に向けて挿入し始める。
【００２９】
まず、システム制御部３１は、送受信制御部１７に第１の超音波走査を実行させる（ステップＳ１）。ステップＳ１において送受信制御部１７は、広域走査領域に対して第１の超音波走査を実行するために、送信部１３と受信部１５とを制御する。第１の超音波走査は、穿刺針を目標部位に到達させるためのガイドとして利用される。従って、第１の超音波走査の映像モードは、典型的には、被検体内の形態情報を描出可能なＢモードに設定される。また、広域走査領域は、３次元状の領域に設定される。広域走査領域は、第１の超音波走査の開始前に、走査領域決定部１１により、操作者により入力部２９を介した指示に従って設定されている。Ｂモードスキャンにおいては、送信部１３は、送受信制御部１７により制御のもと、広域走査領域を超音波で繰り返し走査するように超音波プローブ２から超音波を送信させる。受信部１５は、送受信制御部１７による制御のもと、超音波ビーム毎に受信信号を生成する。そしてＢモード処理部１９は、生成された受信信号にＢモード処理を施し、Ｂモードデータを生成する。そして画像発生部２３は、生成されたＢモードデータに基づいて広域走査領域に関するボリュームデータを生成し、生成されたボリュームデータに基づく所定のＢモード画像を生成する。典型的には、ステップＳ１のＢモードスキャンにおいて生成されるＢモード画像としては、Ａ断面に関する断面画像とＢ断面に関する断面画像とが挙げられる。なお、Ａ断面は、通常の断面、すなわち、超音波の走査面であり、Ｂ断面は、Ａ断面を中心軸（走査面のステアリング角度０度の走査線に対応）回りに９０度だけ回転させた面である。操作者は、表示部２７により表示されているＡ断面に関する断面画像とＢ断面に関する断面画像とを観察しながら、穿刺針１００を目標部位に向けて挿入する。
【００３０】
なお、ステップＳ１において生成されるＢモード画像としては、Ａ断面に関する断面画像とＢ断面に関する断面画像とに限定されない。例えば、Ａ断面及びＢ断面以外の断面に関する断面画像であってもよい。また、Ｂモード画像としては、断面画像のみに限定されず、ボリュームレンダリングにより生成されるボリュームレンダリング画像、画素値投影処理により生成される投影画像であってもよい。
【００３１】
超音波検査時において検出部４は、検出処理を繰り返し実行している。検出部４は、実空間上における穿刺針の先端の位置を検出する。例えば、検出部４は、穿刺針１００の先端に取り付けられた位置センサにより実現される。位置センサは、磁気や光などにより実空間上の位置を検出可能なセンサである。この場合、検出部４は、一定時間毎に穿刺針１００の先端の位置を検出し、検出された位置のデータを装置本体６に送信する。また、システム制御部３１は、超音波検査時において走査領域決定部１１に決定処理を行わせる。
【００３２】
なお、検出部４による穿刺針の先端の位置の検出方法は、位置センサを利用する方法のみに限定されない。例えば、検出部４は、穿刺針が描出された超音波画像を画像処理することにより穿刺針の先端の位置を検出しても良い。具体的には、検出部４は、穿刺針の先端の輝度値や穿刺針の形状を利用して超音波画像から穿刺針の先端領域を検出することができる。画像処理による穿刺針の先端の位置を検出する場合、検出部４は、装置本体６に設けられていると良い。
【００３３】
ステップ１において走査領域決定部１１は、検出部４により検出された穿刺針１００の先端の位置に基づいて局所走査領域を決定する。局所走査領域は、広域走査領域よりも体積が小さければ、２次元状であっても３次元状であってもよい。局所走査領域の中心は、穿刺針１００の先端の現在位置に一致される。
【００３４】
図３は、穿刺針１００の先端１００ａの現在位置を中心に含む局所走査領域Ｒ２の一例を示す図である。図３に示すように、局所走査領域Ｒ２が断面（走査面）の場合、走査面は、穿刺針１００の先端１００ａの現在位置を中心に含み、且つ、穿刺針１００に直交するように設定される。
【００３５】
なお、上述のように局所走査領域の中心は、穿刺針１００の先端の現在位置ではなく、穿刺針１００の先端の予想到達位置に一致していても良い。図４は、穿刺針１００の先端１００ａの予想到達位置１００ｂを中心に含む局所走査領域Ｒ２の一例を示す図である。図４に示すように、局所走査領域Ｒ２が断面（走査面）の場合、走査面は、穿刺針１００の先端１００ａの予想到達位置１００ｂを中心に含み、且つ、先端１００ａの予測経路１００ｃに直交するように設定される。予想到達位置１００ｂは、検出部４により検出された先端１００ａの現在位置と穿刺針１００の刺入角度αとに基づいて走査領域決定部１１により決定される。刺入角度αは、既存の如何なる方法により計算されてもよい。例えば、刺入角度αは、穿刺針１００の先端１００ａに設けられた位置センサからの位置データと穿刺針１００の根本に設けられた位置センサ（図示せず）からの位置データとに基づいて走査領域決定部１１により算出される。なお走査領域決定部１１は、超音波画像上に描出された穿刺針領域を利用して刺入角度を算出しても良い。走査領域決定部１１は、先端１００ａの現在位置と刺入角度とに基づいて予測経路１００ｃを算出する。そして走査領域決定部１１は、予測経路１００ｃ上にあって先端１００ａの現在位置から所定距離だけ離れた点を予想到達位置１００ｃに決定する。所定距離は、操作者により入力部２９を介して任意に設定可能である。なお予測経路１００ｃは、検出部４により繰り返し検出された先端１００ａの位置の軌跡に基づいて算出されても良い。
【００３６】
なお、局所走査領域の大きさ及び形状は、入力部２９を介して操作者により任意に調整可能である。局所走査領域は、走査領域決定部１１によりリアルタイムに更新される。すなわち、走査領域決定部１１は、超音波検査時において、穿刺針１００の先端の位置に局所走査領域を追従させることができる。換言すれば、走査領域決定部１１は、穿刺針１００の先端の移動に連動して、局所走査領域の位置を変更する。
【００３７】
ステップＳ１において表示部２７は、検出部４により検出された穿刺針１００の先端の位置を、第１の超音波走査に関する超音波画像上に重ねて表示してもよい。例えば、穿刺針１００の先端の位置を示すマークや、穿刺針１００の先端の位置を指し示す矢印等が重ねられるとよい。
【００３８】
ステップＳ１が行われるとシステム制御部３１は、入力部２９により映像モードの切り替えが行われることを待機する（ステップＳ２）。操作者は、穿刺針１００が目標部位に到達すると、生検のために採取組織の確認等を行う。採取組織の確認は、詳細な形態情報や機能情報等を利用して行われる。従って、広域走査領域のＢモードスキャンでは、穿刺針先端近傍の採取組織等を高精度に確認することができないので、ステップＳ２において走査領域と映像モードとの切り替えが行われる。
【００３９】
操作者は、装置本体等に設けられた切り替えボタンを押すことにより、走査領域と映像モードとの切り替えを行う。切り替えボタンが押されることにより、第１の超音波走査から第２の超音波走査に切替えられ、広域走査領域から局所走査領域に切替えられる。第２の超音波走査の映像モードは、第１の超音波走査の映像モードと同じでも異なっていても良い。第２の超音波走査の映像モードは、予め入力部２９を介して登録されていても、切り替え時に入力部２９を介して選択されてもどちらでもよい。
【００４０】
ステップＳ２において映像モードの切り替えが行われない場合（ステップＳ２：ＮＯ）、システム制御部３１は、第１の超音波走査を繰り返す。
【００４１】
そしてステップＳ２において映像モードの切り替えが行われた場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、システム制御部３１は、送受信制御部１７に第２の超音波走査を行わせる（ステップＳ３）。ステップＳ３において送受信制御部１７は、走査領域決定部１１により設定された局所走査領域に対して第２の超音波走査を実行するように、送信部１３と受信部１５とを繰り返す。画像発生部２３は、第２の超音波走査の実行時において、第２の超音波走査に応じた超音波画像を生成し、表示部２７は、生成された超音波画像を表示する。なお、第２の超音波走査時においても検出部４と走査領域決定部１１とは繰り返し作動している。すなわち、第２の超音波走査時においても走査領域決定部１１により局所走査領域が穿刺針１００の先端の位置に追従される。画像発生部２３は、経時的に変化する穿刺針１００の先端の位置または予想到達位置を含む超音波画像を繰り返し発生する。表示部２７は、繰り返し発生される超音波画像を即時的に表示する。このような超音波画像は、穿刺針１００の先端の位置または予想到達位置を視点とし穿刺ラインを視線とする画像であるといえる。すなわち、表示部７は、疑似的に穿刺針１００の先端に身を置いたような臨場感を操作者に与えることができる。
【００４２】
ステップＳ３において表示部２７は、検出部４により検出された穿刺針１００の先端の位置または予想到達位置を、第２の超音波走査に関する超音波画像Ｉ２上に重ねて表示してもよい。例えば、穿刺針１００の先端の位置を示すマークや、穿刺針１００の先端の位置を指し示す矢印等が重ねられるとよい。
【００４３】
ここで、第２の超音波走査について詳細に説明する。なお、以下の説明において局所走査領域は、穿刺針１００の先端の現在位置を中心に含む場合にも、穿刺針１００の先端の予想到達位置を中心に含む場合にも適用可能である。しかしながら、説明の煩雑さを低減するため、局所走査領域は、穿刺針１００の先端の現在位置を中心に含むものとする。
【００４４】
図５は、第２の超音波走査の一例を示す図である。図５に示すように、第１の超音波走査の広域走査領域Ｒ１は、第１の超音波走査が穿刺針１００のガイドとして利用されるので、比較的広範囲な３次元領域に設定される。このため、第１の超音波走査（３次元走査）のフレームレート（時間分解能）は、リアルタイム性に劣る場合がある。また、ボリュームデータに基づく断面画像は、２次元走査によるＢモード画像に比して空間分解能が劣る。
【００４５】
一方、図５に示すように、第２の超音波走査の局所走査領域Ｒ２は、第２の超音波走査が穿刺針１００の先端１００ａ近傍における組織の観察に利用されるので、比較的狭い範囲に設定される。例えば、局所走査領域Ｒ２は、図５に示すように、穿刺針１００の先端１００ａの位置を中心に含む走査面（断面）に設定される。このように走査領域を穿刺針の先端近傍の２次元領域に限定することで、第２の超音波走査における時間分解能及び空間分解能を、第１の超音波走査よりも向上させることができる。局所走査領域Ｒ２は、例えば、穿刺針１００の先端１００ａ近傍の組織の視認性向上等のため、穿刺ラインに対して直交するように設定されるとよい。この際、走査面（局所走査領域Ｒ２）の向きは、穿刺針１００の刺入角度に基づいて設定される。なお、走査面（局所走査領域Ｒ２）は、穿刺ラインに対して如何なる角度に設定されてもよい。設定された局所走査領域Ｒ２の位置及び向きに応じて、送受信制御部１７は、超音波プローブ２に搭載されている振動子の中から、超音波送信に利用する振動子２ａを選択する。そして、送信部１３は、選択された振動子２ａを利用して局所走査領域に超音波を送信する。
【００４６】
なお、局所走査領域Ｒ２は、穿刺針１００の先端１００ａ近傍の穿刺ラインに直交する断面であるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。局所走査領域Ｒ２は、例えば、先端１００ａ近傍の３次元領域や、穿刺針１００を含む任意の複数断面でも良い。さらに、穿刺針１００の移動に連動して、局所走査領域Ｒ２と超音波送信に利用する振動子２ａとを追従させることもできる。
【００４７】
図６は、第２の超音波走査の他の例を示す図であり、２次元的な局所走査領域Ｒ２に対する２次元的な空間コンパウンドを利用した超音波走査を示す図である。空間コンパウンドにおいて送信部１３は、送受信制御部１７の制御のもと、２次元的な局所走査領域（走査面）Ｒ２を偏向走査する。超音波送信に利用される振動子２ａは、局所走査領域（走査面）Ｒ２に交差し、一列に配列された複数の振動子である。また、図７は、第２の超音波走査の他の例を示す図であり、局所走査領域Ｒ２に対する３次元的な空間コンパウンドを利用した超音波走査を示す図である。超音波送信に利用される振動子２ａは、局所走査領域（走査面）Ｒ２に交差する一列の振動子とこの一列の振動子に隣接する振動子とからなる２次元状に配列された複数の振動子である。
【００４８】
図６および図７に示すように、第２の超音波走査は、空間コンパウンドを利用した超音波走査でもよい。偏向走査により２次元状の局所走査領域に対して複数の送信方向にそれぞれ対応する複数の超音波送信が実行される。画像発生部２３は、複数の超音波送信の各々について、局所走査領域Ｒ２に関するＢモード画像を生成する。そして画像発生部２３は、複数の超音波送信にそれぞれ対応する複数のＢモード画像を合成し、単一のＢモード画像（合成画像）を生成する。表示部２７は、生成された合成画像を表示する。この合成画像は、単一の送信方向に関する超音波走査のＢモード画像に比して、空間コンパウンドの効果により画質が向上している。従って、第２の超音波走査として空間コンパウンドを利用した超音波走査が実行されることにより、操作者は、穿刺針の先端近傍の組織を高画質の超音波画像を観察することができる。
【００４９】
上述のように、送受信制御部１７は、操作者からの入力部２９を介した指示に従って、第１の超音波走査と第２の超音波走査とを切り替える。図８は、第１の超音波走査と第２の超音波走査との切り替えを模式的に示す図である。図８に示すように、例えば、第１の超音波走査としては、通常のＢモードボリュームスキャンが適用され、第２の超音波走査としては、穿刺針１００の先端１００ａ近傍への限局的なＢモードスキャンが適用される。第１の超音波走査においては、超音波プローブ２に含まれる全ての振動子２ｂが超音波送信に利用され、第２の超音波走査においては、上述したように、超音波プローブ２内の一部の振動子２ａが超音波送信に利用される。入力部２９は、第１の超音波走査と第２の超音波走査とを瞬時に切替えるユーザインターフェース（Ｕ／Ｉ）を有している。このユーザインターフェースが操作者により操作されることにより、通常のＢモードボリュームスキャンと先端１００ａ近傍への限局的なスキャンとが送受信制御部１７により瞬時に切替えられる。
【００５０】
図９は、超音波検査における画像の表示例を示す図である。図９に示すように、表示部２７は、第２の超音波走査の実行時において、第１の超音波走査に関する超音波画像Ｉ１と第２の超音波走査に関する超音波画像Ｉ２とを並べて表示する。超音波画像Ｉ１は、第１の超音波走査時において生成された画像であり、静止画である。例えば、超音波画像Ｉ１は、Ｂモードボリュームスキャンにより画像発生部２３により生成されたボリュームデータに基づく画像である。超音波画像Ｉ１の表示方法は、Ａ断面等に関する断面画像、ボリュームレンダリングによるボリュームレンダリング画像、最大値投影（ＭＩＰ）による投影画像が好適である。なお、表示される断面画像は、一枚であっても良いし、直交３断面等の複数断面であってもよい。超音波画像Ｉ２は、リアルタイムに生成される画像であり、動画である。例えば、超音波画像Ｉ２は、Ｂモードスキャンにより画像発生部２３により生成された、２次元の局所走査領域に関するＢモード画像である。従って、超音波画像Ｉ２は、超音波画像Ｉ１に比して時間分解能及び空間分解能が良い。なお、第２の超音波走査における超音波画像Ｉ２の表示方法は上述の方法のみに限定されない。例えば、超音波画像Ｉ１に超音波画像Ｉ２を重ねて表示してもよい。また、超音波画像Ｉ２のみを表示してもよい。
【００５１】
なお、第２の超音波走査の映像モードは、一種類に限定されない。例えば、第２の超音波走査の映像モードとして、複数種類の映像モードが設定されてもよい。すなわち、第２の超音波走査の映像モードは、Ｂモードやドプラモード、エラストグラフィーモード、ウォールモーショントラッキング（ＷＭＴ）モード、造影モード、ＳＷＥモード、空間コンパウンドモード、合成開口モードのうちの少なくとも２種類であってもよい。第２の超音波走査において、複数種類の映像モードにそれぞれ対応する複数種類の超音波走査が、送受信制御部１７の制御のもと、所定回数の超音波送受信おきに交互に繰り返される。この場合、図９の超音波画像Ｉ２は、第１の映像モードに関する超音波画像と第２の映像モードに関する超音波画像との重ね合わせ画像となる。例えば、第２の超音波走査において、Ｂモードスキャンとドプラモードスキャンとが交互に繰り返されてもよい。この場合、超音波画像Ｉ２は、Ｂモード画像とドプラ画像との重ね合わせ画像となる。より詳細には、超音波画像Ｉ２において、Ｂモードスキャン時にＢモード画像が更新され、ドプラモードスキャン時にドプラ画像が更新される。この表示により、操作者は、形態情報と血流情報とをリアルタイムで同時に観察することができる。
【００５２】
第２の超音波走査に関する超音波画像Ｉ２に対して、画質向上のための種々の画像処理を適用してもよい。例えば、特許文献２に記載の微小構造物を抽出する処理を、空間コンパウンドに基づく超音波画像Ｉ２に適用することも可能である。乳腺の臨床応用の場合、微細石灰化領域の組織を採取して、病理検査にて良性／悪性を診断するケースがある。Ｂモードボリュームスキャンだけでは、穿刺針が所望の石灰化領域に挿入されたか確認が難しいが、針先近傍で、上記処理を適用することで、確認が容易になる。なお、特許文献２に記載の画像処理を空間コンパウンドに基づく超音波画像Ｉ２に適用することで、超音波画像Ｉ２に含まれる微小構造物の抽出能が向上することが知られている。
【００５３】
また、第２の超音波走査の映像モードは、Ｂモードのみに限定されない。第２の超音波走査の映像モードとしては、上述のように、エラストグラフィーモードや、ドプラモード、造影モードなども適用可能である。例えば、エラストグラフィーモードの場合、操作者は、超音波プローブ２で被検体を圧迫して解放する。ドプラモード処理部１９は、圧迫と開放とに起因する組織の速度情報の空間分布を算出する。画像発生部２３は、算出された速度情報の空間分布に基づいて硬さ情報の空間分布を算出し、算出された硬さ情報の空間分布をカラーで表現するエラストグラフィー画像を生成する。表示部２７は、生成されたエラストグラフィー画像を表示する。
【００５４】
また、第２の超音波走査の映像モードは、ＳＷＥモードでも良い。ＳＷＥモードは、走査領域内でのシェアウェーブの伝搬速度が組織の硬さに依存していることを利用した撮像方法である。以下、図１０を参照しながら、第２の超音波走査がＳＷＥモードの場合について詳細に説明する。第１の超音波走査の実行中、操作者は、入力部２９を介して第１の超音波走査から第２の超音波走査への切替指示を入力する。切替指示が入力されることを契機としてシステム制御部３１は、第１の超音波走査から第２の超音波走査に切り替える。第２の超音波走査において送受信制御部１７は、局所走査領域に対してＳＷＥ走査を実行する。局所走査領域は、断面であっても３次元領域であっても良い。しかしながら、以下の説明において局所走査領域は断面であるとする。
【００５５】
まず、送受信制御部１７は、送信部１３にプッシュパルスと呼ばれる高圧超音波パルスＰ１を送信させる。具体的には、送信部１３は、所定の送信焦点位置に集束されるプッシュパルスＰ１を局所走査領域Ｒ２の方位方向に関する端部に送信する。送信部１３は、深さ方向に沿って送信焦点位置を切り替えながらプッシュパルスＰ１を繰り返し送信する。プッシュパルスＰ１が送信されると局所走査領域Ｒ２内には、剪断波が発生する。剪断波は、横波である。剪断波が局所走査領域Ｒ２内を伝搬することにより局所走査領域Ｐ１内の組織が歪む。剪断波による組織の歪みの度合いは組織の硬さに依存する。
【００５６】
プッシュパルスＰ１が送信されると送受信制御部１７は、剪断波の伝搬計測モードを実行する。具体的には、送受信制御部１７は、送信部１３を制御して局所走査領域Ｒ２の全体に亘って剪断波計測のためのトラッキングパルスＵＷを繰り返し送信し、受信部１５を制御して局所走査領域Ｒ２からの超音波を繰り返し受信する。より詳細には、送受信制御部１７は、プッシュパルスＰ１の送信位置から所定距離Ｌ１だけ離れた観察領域Ｔ１に対して、トラッキングパルスＵＷを複数回繰り返し送受信する。観察領域Ｔ１は、局所走査領域Ｒ２の部分領域である。トラッキングパルスＵＷは、観察領域Ｔ１内の組織の変位量と変位を生じた時刻とを観察するための超音波パルスである。ドプラモード処理部２１は、受信部１５からの受信信号に自己相関演算を施して観察領域Ｔ１に関する組織の変位の空間分布を繰り返し算出する。画像発生部２３は、異なる時刻に関する組織の変位の空間分布に基づいて観察領域Ｔ１に関する剪断波の到達時間の空間分布を算出する。剪断波の到達時間は、基準時刻からの、組織の変位量が最大となる時間に対応する。基準時刻は、例えば、プッシュパルスの送信時刻に規定される。
【００５７】
プッシュパルス送信位置から所定距離Ｌ１だけ離れた位置のトラッキングパルスＵＷの送信が行われると、送受信制御部１７は、再びプッシュパルスＰ１を送信し、次は所定距離Ｌ２だけ離れた観察領域Ｔ２に対して、トラッキングパルスＵＷを繰り返し送受信する。観察領域Ｔ２は、局所走査領域Ｒ２の部分領域である。これにより、画像発生部２３は、観察領域Ｔ１に対して行った走査と同様に、観察領域Ｔ２についての剪断波の到達時間の空間分布を算出する。
【００５８】
このようにして、全ての局所走査領域Ｒ２の全体に亘ってトラッキングパルスＵＷが送信されると、画像発生部２３は、組織の硬さをカラーで表現するＳＷＥ画像を発生する。ここで、剪断波の伝搬速度と組織の硬さとは一定の比例関係にあることが知られている。すなわち、剪断波の伝搬速度が速い領域は、弾性率が高く、硬い領域である。剪断波の伝搬速度が遅い領域は、弾性率の低く、柔らかい領域である。画像発生部２３は、この比例関係に従って、局所走査領域Ｒ２に関する到達時間の空間分布に基づいて組織の硬さの空間分布を算出する。そして、画像発生部２３は、組織の硬さをカラーで表現するＳＷＥ画像を発生する。表示部２７は、ＳＷＥ画像を表示する。
【００５９】
なお、上述の動作では観察領域をずらしながら、各観察領域についてプッシュパルス送信とトラッキングパルス送受信とを順番に行う動作について説明したが、種々のバリエーションがあってもよい。例えば、トラッキングパルスは送信ビーム1本に対して複数の受信ビームを形成し、観察領域を広げるような、所謂並列同時受信の手法を利用してもよい。
【００６０】
なお、ＳＷＥ画像の精度の向上のため、異なるプッシュパルス送信位置に関する二つのＳＷＥ画像に基づく合成画像が表示されても良い。この場合、送受信制御部１７は、上述と同様の方法により、第１のＳＷＥ走査と第２のＳＷＥ走査とを交互に繰り返す。すなわち、送受信制御部１７は、第１のＳＷＥ走査において、送信部１３を制御して局所走査領域Ｒ２の一端部に向けてプッシュパルスを送信し、送信部１３と受信部１５とを制御して局所走査領域Ｒ２全体に亘って剪断波の伝搬計測モード走査を実行する。そして、ドプラモード処理部２１は、受信部１５からの受信信号に自己相関演算を施して組織の変位の空間分布を算出し、画像発生部２３は、組織の変位の空間分布に基づいて第１のＳＷＥ画像を発生する。第２のＳＷＥ走査において送受信制御部１７は、送信部１３を制御して局所走査領域Ｒ２の他端部に向けてプッシュパルスを送信し、送信部１３と受信部１５とを制御して局所走査領域Ｒ２全体に亘って剪断波の伝搬計測モード走査を実行する。そして、ドプラモード処理部２１は、受信部１５からの受信信号に自己相関演算を施して組織の変位の空間分布を算出し、画像発生部２３は、組織の変位の空間分布に基づいて第２のＳＷＥ画像を発生する。
【００６１】
第１のＳＷＥ走査と第２のＳＷＥ走査とは交互に繰り返される。第１のＳＷＥ画像と第２のＳＷＥ画像とが発生されると画像発生部２３は、第１のＳＷＥ画像と第２のＳＷＥ画像との合成画像を発生する。表示部２７は、合成画像を表示する。操作者は、合成画像を観察することによって組織の硬さをより正確に評価することができる。
【００６２】
なお上述のＳＷＥ走査において局所走査領域は断面であるとした。しかしながら、本実施形態に係るＳＷＥ走査における局所走査領域は３次元領域であっても良い。
【００６３】
ステップＳ３が行われるとシステム制御部３１は、操作者により入力部２９を介して超音波走査の終了指示がなされることを待機している（ステップＳ４）。ステップＳ３が行われると操作者は、第２の超音波走査による超音波画像を観察し、目的部位に穿刺針の先端が到達したか否かを判断する。到達したと判断した場合、操作者は、組織採取等を行う。そして、生検が終了すると操作者は、入力部２９等を介して超音波検査の終了指示を入力する。
【００６４】
このようにしてステップＳ４において終了指示がなされた場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、システム制御部３１は、超音波検査を終了する。
【００６５】
なお本実施形態の臨床応用例は、針生検のみに限定されない。本実施形態は、肝がんなどの限局性腫瘍に対するラジオ波焼灼術、すなわち、ＲＦＡ治療等の穿刺針を利用した如何なる超音波診断にも適用可能である。ＲＦＡ治療は、表面に高温を発生するための電極が取り付けられた穿刺針（電極針）を利用する。より詳細には、ＲＦＡ治療は、電極針を体表から腫瘍部に刺入し、ラジオ波により発生する高温により病変部を凝固死させる治療法である。近年では、ＲＦＡ治療の効果判定に造影超音波が利用されることが多い。治療前は腫瘍血管により血流が豊富であるが、治療後はがん細胞が死滅し、血流が減少するためである。３次元的に分布する腫瘍の治療効果を判定するためにリアルタイム３次元超音波スキャンが有用であるが、リアルタイム３次元超音波スキャンは、２次元超音波スキャンに比べ時間分解能及び空間分解能が劣る。
【００６６】
ＲＦＡ治療の場合、図２のステップＳ１において、電極針が治療部位に向けて刺し入れられる。目標部位に電極針が到達すると、電極針による治療部位の焼灼が行われる。例えば、電極針は、治療装置に接続されている。腫瘍サイズやＲＦＡ針の種類に応じて治療装置の出力強度や出力時間が設定される。そしてステップＳ２において第２の超音波走査の映像モードが選択される。映像モードとして、造影モード、ドプラモード、エラストグラフィーモードなどが選択される。治療により腫瘍血流の減少、組織変性に伴う硬さの変化を観察するのに適した映像モードが選択される。特に、造影モードでは造影剤流入の経時変化を観察する必要があるが、関心領域のみに限局された造影モードのため、時間分解能を高く維持できリアルタイム性も犠牲にならない。表示方法としては、複数断面表示、ボリウム表示を適宜選択可能である。なお、図１１に示すように、Ｂモード３次元スキャンと局所走査領域に対する造影モードのスキャンとは瞬時に切替え可能である。ステップＳ３では、ステップＳ２で選択された映像モードで治療効果が行われる。腫瘍部分に血流が残存しているかなどが観察される。観察により、治療範囲が十分であれば終了、腫瘍部分の残存が認められれば、再びステップＳ１に戻り、電極針の穿刺または追加の治療が行われる。従って、本実施形態によれば、ＲＦＡ治療効果判定の精度向上が実現する。
【００６７】
このように、本実施形態に係る超音波診断装置１は、穿刺針を利用した超音波検査に有効な技術を提供している。
【００６８】
以下、本実施形態に係る変形例について説明する。
【００６９】
（変形例１）
上述の実施形態に係る局所走査領域は、穿刺針１００の先端の現在位置または現在位置に応じた予想到達位置に従って決定されるものとした。この場合、穿刺針１００の先端の現在位置の移動に連動して局所走査領域も移動することとなる。針生検やＲＦＡ治療中、目標部位を観察したいにもかかわらず穿刺針１００が不用意に動いてしまう場合がある。穿刺針１００の先端の現在位置に連動して局所走査領域の位置が決定される場合、目標部位等の観察対象部位から穿刺針１００が引き抜かれると局所走査領域は当該目標部位から外れてしまう。従って操作者は、観察対象部位から穿刺針１００がずれる毎に穿刺針１００の位置を調整しなければならない。変形例１に係る局所走査領域は、予め記憶された過去の穿刺針１００の先端の位置に基づいて決定される。以下、変形例１に係る超音波診断装置及び超音波撮像方法について説明する。なお以下の説明において、本実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
【００７０】
図１２は、変形例１に係る局所走査領域の決定処理について説明するための図である。図１２に示すように、穿刺針１００の挿入中、局所走査領域は、穿刺針１００の先端の位置に連動して設定される。操作者は、局走査領域Ｒ２を固定させたい位置に穿刺針１００の先端１００ａが到達したと判断すると、入力部２９を介して記憶指示を入力する。例えば、操作者は、穿刺針１００の先端が観察対象部位に到達したことを契機として記憶指示を入力する。記憶指示が入力されることを契機として記憶部２５は、当該記憶指示が入力された時点における先端１００ａの位置データを記憶する。走査領域決定部１１は、記憶部２５に記憶されている位置データを読み出し、読み出された位置に基づいて局所走査領域を決定する。これにより局所走査領域は、穿刺針１００が移動しても先端１００ａの位置に連動して動くことはなく固定されこととなる。なお、操作者が入力部２９を介して連動指示がなされた場合、走査領域決定部１１は、再び局所走査領域Ｒ２を穿刺針１００の先端の現在位置に連動させる。
【００７１】
上述の説明において、記憶指示が入力されることを契機として、即座に、記憶部２５に記憶されている位置データに局所走査領域Ｒ２が設定され第２の超音波走査が実行されるものとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。すなわち、局所走査領域Ｒ２の記憶と超音波走査とが個別に行われても良い。例えば、操作者により入力部２９を介して固定指示が入力されることを契機として走査領域決定部１１は、記憶部２５に記憶されている先端１００ａの位置データを読み出し、読み出された位置に基づいて局所走査領域Ｒ２を決定する。この場合、走査領域決定部１１は、観察対象部位から穿刺針１００が引き抜かれた後においても、観察対象部位に局所走査領域Ｒ２を設定することができる。
【００７２】
従って、穿刺針１００の先端位置と観察対象部位とがずれた場合においても、観察対象部位の観察を目的として穿刺針１００を刺し直す手間を省くことができる。
【００７３】
また、第２の超音波走査がＳＷＥモードの場合、本実施形態に係る超音波診断装置は、穿刺針１００を局所走査領域から引き抜いた状態でＳＷＥ走査を実行することができる。従って、変形例１によればＳＷＥモードの精度の向上も実現する。
【００７４】
（変形例２）
上述の実施形態に係る局所走査領域は、穿刺針１００の先端の位置または先端の予想到達位置を含むものとした。しかしながら、本実施形態に係る局所走査領域は、これに限定されない。変形例２に係る局所走査領域は、穿刺針１００の先端の現在位置に基づく予測経路に基づいて決定される。以下、変形例２に係る超音波診断装置及び超音波撮像方法について説明する。なお以下の説明において、本実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
【００７５】
図１３は、変形例２に係る局所走査領域Ｒ２の決定処理について説明するための図である。なお、変形例２に係る局所走査領域Ｒ２は断面ＳＣであるものとする。図１３に示すように、針生検等の実施中または実施前において、走査領域決定部１１は、穿刺針１００の予測経路１００ｃを算出する。予測経路の算出方法は、上述の方法と同様なので、ここでの説明を省略する。予測経路１００ｃが算出されると走査領域決定部１１は、予測経路１００ｃに直交する複数の断面ＳＣをそれぞれ複数の局所走査領域Ｒ２に設定する。例えば、図１３の場合、予測経路１００ｃに直交する４つの断面ＳＣ１、ＳＣ２、ＳＣ３、ＳＣ４が設定される。
【００７６】
第２の超音波走査への切替指示がなされることを契機として送受信制御部１７は、複数の局所走査領域ＳＣ（Ｒ２）に対して順番に第２の超音波走査を施す。これにより画像発生部２３は、複数の局所走査領域ＳＣ（Ｒ２）に関する複数の超音波画像ＩＵを発生し、表示部２７は、複数の超音波画像ＩＵを表示する。複数の超音波画像ＩＵは、並べて表示されても良いし、穿刺針１００の先端に近い方から順番に表示されても良い。
【００７７】
変形例２のように穿刺針１００の予測経路に直交する複数の超音波画像を表示することにより、操作者は、予め穿刺針１００の刺入経路を刺入前に観察することができる。従って、穿刺針１００の刺入経路を刺入前に再検討することができ、穿刺針１００の刺し直しを防止することができる。
【００７８】
［効果］
上記の説明のように、本実施形態に係る超音波診断装置１は、少なくとも、超音波プローブ２、送信部１３、受信部１５、検出部４、走査領域決定部１１、及び送受信制御部１７を有している。検出部４は、実空間上における穿刺針の先端の位置を検出する。走査領域決定部１１は、被検体内の広域走査領域と、先端の位置に基づき第１の走査領域よりも狭い局所走査領域とを設定する。送受信制御部１７は、送信部１３と受信部１５とを制御し、広域走査領域に対する第１の超音波走査と局所走査領域に対する第２の超音波走査とを、操作者からの指示に従って切替える。
【００７９】
上記構成により、超音波診断装置１は、穿刺針を目標部位までガイドするための第１の超音波走査と、穿刺針の先端近傍の目標部位の組織情報を詳細に確認するための第２の超音波走査とを任意のタイミングで切替えることができる。また、第２の超音波走査は、走査領域が比較的狭いため、比較的、高空間分解能及び高時間分解能で目標部位を観察することができる。
【００８０】
かくして本実施形態によれば、被検体内へ穿刺する針を利用した超音波検査の精度の向上を可能とする超音波診断装置及び超音波走査プログラムを提供することにある。
【００８１】
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、変更を行うことができる。これら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ものである。
【符号の説明】
【００８２】
１…超音波診断装置、２…超音波プローブ、２ａ…振動子、４…検出部、６…装置本体、１１…走査領域決定部、１３…送信部、１５…受信部、１７…送受信制御部、１９…Ｂモード処理部、２１…ドプラモード処理部、２３…画像発生部、２５…記憶部、２７…表示部、２９…入力部、３１…システム制御部、１００…穿刺針
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を発生し、被検体からの超音波をエコー信号に変換する振動子と、
前記振動子に駆動信号を供給する送信部と、
前記振動子からのエコー信号を信号処理する受信部と、
穿刺針の先端の位置を検出する検出部と、
前記被検体内の第１の走査領域と、前記検出された先端の位置に基づき前記第１の走査領域よりも狭い第２の走査領域とを決定する決定部と、
前記送信部と前記受信部とを制御し、前記第１の走査領域に対する第１の超音波走査と前記第２の走査領域に対する第２の超音波走査とを、操作者からの指示に従って切替える送受信制御部と、
を具備する超音波診断装置。
【請求項２】
前記第１の超音波走査が実行されている場合、前記受信部からの出力信号に基づいて前記第１の走査領域に関する第１の超音波画像を発生し、前記第２の超音波走査が実行されている場合、前記受信部からの出力信号に基づいて前記第２の走査領域に関する第２の超音波画像を発生する発生部と、
前記第１の超音波画像と前記第２の超音波画像とを表示する表示部と、
をさらに備える請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記表示部は、前記第２の超音波画像に前記検出された先端の位置を重ねて表示する、請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記表示部は、前記第１の超音波画像と前記第２の超音波画像とを重ねて、または、並べて表示する、請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記第２の走査領域は、３次元空間または断面である、請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記第１の超音波走査は、Ｂモードである、請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記第２の超音波走査は、空間コンパウンドである、請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記第２の超音波走査は、エラストグラフィーモード、ドプラモード、造影モード、または、シアウェーブエラストグラフィーモードである、請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記決定部は、前記穿刺針の先端に前記第２の走査領域を追従させる、請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
前記決定部は、操作者からの指示に従って、前記第２の走査領域の範囲を調整する、請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項１１】
第２の超音波走査は、Ｂモード、ドプラモード、エラストグラフィーモード、造影モード、空間コンパウンド、及びシアウェーブエラストグラフィーモードのうちの少なくとも２つの映像モードであり、
前記送受信制御部は、前記少なくとも２つの映像モードを所定回数の超音波送受信おきに交互に繰り返す、
請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項１２】
前記決定部は、前記検出された先端の位置を略中心に含むように前記第２の走査領域を設定する、請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項１３】
前記決定部は、前記検出された先端の予想到達位置を略中心に含むように前記第２の走査領域を設定する、請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項１４】
前記検出された先端の位置を記憶する記憶部をさらに備え、
前記決定部は、操作者からの指示に従って前記記憶部から前記記憶された先端の位置を読み出して、前記読み出された先端の位置を略中心に含むように前記第２の走査領域を設定する、
請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項１５】
前記決定部は、前記検出された先端の予測経路に直交する複数の断面のそれぞれを複数の第２の走査領域に決定する、請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項１６】
発生部と表示部とをさらに備え、
前記送受信制御部は、前記複数の第２の走査領域を個別に超音波で走査するように前記送信部と前記受信部とを制御し、
前記発生部は、前記受信部からの出力信号に基づいて前記複数の第２の走査領域に関する複数の超音波画像を発生し、
前記表示部は、前記複数の超音波画像を表示する。
請求項１５記載の超音波診断装置。
【請求項１７】
コンピュータに、
超音波プローブに内蔵された振動子に駆動信号を供給する機能と、
前記振動子からのエコー信号を信号処理する機能と、
前記超音波プローブに取り付けられた穿刺針の先端の位置を検出する機能と、
被検体内の第１の走査領域と、前記検出された先端の位置に基づき前記第１の走査領域よりも狭い第２の走査領域とを決定する機能と、
前記第１の走査領域に対する第１の超音波走査と前記第２の走査領域に対する第２の超音波走査とを、操作者からの指示に従って切替える機能と、
を実現させる超音波走査プログラム。
【請求項１】
超音波を発生し、被検体からの超音波をエコー信号に変換する振動子と、
前記振動子に駆動信号を供給する送信部と、
前記振動子からのエコー信号を信号処理する受信部と、
穿刺針の先端の位置を検出する検出部と、
前記被検体内の第１の走査領域と、前記検出された先端の位置に基づき前記第１の走査領域よりも狭い第２の走査領域とを決定する決定部と、
前記送信部と前記受信部とを制御し、前記第１の走査領域に対する第１の超音波走査と前記第２の走査領域に対する第２の超音波走査とを、操作者からの指示に従って切替える送受信制御部と、
を具備する超音波診断装置。
【請求項２】
前記第１の超音波走査が実行されている場合、前記受信部からの出力信号に基づいて前記第１の走査領域に関する第１の超音波画像を発生し、前記第２の超音波走査が実行されている場合、前記受信部からの出力信号に基づいて前記第２の走査領域に関する第２の超音波画像を発生する発生部と、
前記第１の超音波画像と前記第２の超音波画像とを表示する表示部と、
をさらに備える請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記表示部は、前記第２の超音波画像に前記検出された先端の位置を重ねて表示する、請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記表示部は、前記第１の超音波画像と前記第２の超音波画像とを重ねて、または、並べて表示する、請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記第２の走査領域は、３次元空間または断面である、請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記第１の超音波走査は、Ｂモードである、請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記第２の超音波走査は、空間コンパウンドである、請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記第２の超音波走査は、エラストグラフィーモード、ドプラモード、造影モード、または、シアウェーブエラストグラフィーモードである、請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記決定部は、前記穿刺針の先端に前記第２の走査領域を追従させる、請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
前記決定部は、操作者からの指示に従って、前記第２の走査領域の範囲を調整する、請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項１１】
第２の超音波走査は、Ｂモード、ドプラモード、エラストグラフィーモード、造影モード、空間コンパウンド、及びシアウェーブエラストグラフィーモードのうちの少なくとも２つの映像モードであり、
前記送受信制御部は、前記少なくとも２つの映像モードを所定回数の超音波送受信おきに交互に繰り返す、
請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項１２】
前記決定部は、前記検出された先端の位置を略中心に含むように前記第２の走査領域を設定する、請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項１３】
前記決定部は、前記検出された先端の予想到達位置を略中心に含むように前記第２の走査領域を設定する、請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項１４】
前記検出された先端の位置を記憶する記憶部をさらに備え、
前記決定部は、操作者からの指示に従って前記記憶部から前記記憶された先端の位置を読み出して、前記読み出された先端の位置を略中心に含むように前記第２の走査領域を設定する、
請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項１５】
前記決定部は、前記検出された先端の予測経路に直交する複数の断面のそれぞれを複数の第２の走査領域に決定する、請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項１６】
発生部と表示部とをさらに備え、
前記送受信制御部は、前記複数の第２の走査領域を個別に超音波で走査するように前記送信部と前記受信部とを制御し、
前記発生部は、前記受信部からの出力信号に基づいて前記複数の第２の走査領域に関する複数の超音波画像を発生し、
前記表示部は、前記複数の超音波画像を表示する。
請求項１５記載の超音波診断装置。
【請求項１７】
コンピュータに、
超音波プローブに内蔵された振動子に駆動信号を供給する機能と、
前記振動子からのエコー信号を信号処理する機能と、
前記超音波プローブに取り付けられた穿刺針の先端の位置を検出する機能と、
被検体内の第１の走査領域と、前記検出された先端の位置に基づき前記第１の走査領域よりも狭い第２の走査領域とを決定する機能と、
前記第１の走査領域に対する第１の超音波走査と前記第２の走査領域に対する第２の超音波走査とを、操作者からの指示に従って切替える機能と、
を実現させる超音波走査プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−８１７６４（Ｐ２０１３−８１７６４Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２０３０４０（Ｐ２０１２−２０３０４０）
【出願日】平成２４年９月１４日（２０１２．９．１４）
【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２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年９月１４日（２０１２．９．１４）
【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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