超音波診断装置
【課題】穿刺針の描出力を向上させるために、超音波プローブから離れた位置から、浅い刺入角度で刺入を行なう場合であっても、確実に穿刺針を目的部位まで到達させることができる超音波診断装置を提供する。
【解決手段】穿刺を行なう際のターゲットの位置を指定する位置指定手段と、前記位置指定手段によって指定したターゲットの位置の情報と所定の刺入角度とから刺入位置を算出する刺入位置算出手段と、前記刺入位置算出手段が算出した刺入位置を表示する刺入位置表示手段とを有することにより、前記課題を解決する。
【解決手段】穿刺を行なう際のターゲットの位置を指定する位置指定手段と、前記位置指定手段によって指定したターゲットの位置の情報と所定の刺入角度とから刺入位置を算出する刺入位置算出手段と、前記刺入位置算出手段が算出した刺入位置を表示する刺入位置表示手段とを有することにより、前記課題を解決する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波診断装置に係り、特に、穿刺術を行なう際に用いられる超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、医療分野において、超音波画像を利用した超音波診断装置が実用化されている。一般に、この種の超音波診断装置は、振動子アレイを内蔵した超音波プローブと、この超音波プローブに接続された装置本体とを有しており、超音波プローブから被検体に向けて超音波を送信し、被検体からの超音波エコーを超音波プローブで受信して、その受信信号を装置本体で電気的に処理することにより超音波画像が生成される。
【０００３】
また、超音波診断装置は、細胞組織診断のため、医師が穿刺器具（例えば穿刺針）を所望の部位に穿刺して組織サンプルを採取する穿刺術を行う場合にも用いられている。
穿刺術においては、医師は、確実に目的物や目的部位まで穿刺針を到達させるため、超音波画像を見ながら予め決めた刺入経路（穿刺針が被検者中を刺入される経路）通りに穿刺針を刺入させる。
【０００４】
このような穿刺術を行なう場合には、モニタ（超音波画像）上で穿刺針を確認できること、及び目的物や目的部位まで穿刺針を到達させることが重要である。
そのため、特許文献１では、超音波プローブの側面に穿刺針を案内する溝を設けて、安定して刺入経路通りに穿刺針を刺入させること、また、超音波プローブの側面に、上下方向に複数のレーザ光源を設けて、このレーザ光源から照射されるレーザ光によって、穿刺針の向きを決められるようにすることによって、穿刺針を超音波の照射面（スキャン面）に合わせて、穿刺針が超音波画像上に表示されるようにすることが行なわれている。
【０００５】
また、特許文献２では、被検体と超音波プローブとの間にポリマーゲルを介在させ、このポリマーゲル部分での穿刺針の像に基づいて、穿刺針の刺入方向を示すガイドラインを表示することにより、穿刺針が目的部位に到達するかどうか、つまり、穿刺針の照準が合っているかどうかを確認することができるようにすることが行なわれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１１５２４６号公報
【特許文献２】特開２０００−１６６９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、穿刺術は、針が細くなればなるほど患者への負担軽減や侵襲性低減となるため、リスク等に合わせて可能な限り細い穿刺針が選択される。しかし、針が細くなるに従って、超音波画像上への描出力も低下してしまい、針が途切れ途切れに描出されてしまい、穿刺針の位置または形状は明確に表示できないという問題がある。
【０００８】
超音波画像においては、穿刺針の被検体に対する刺入角度が浅いほど、すなわち、超音波プローブが超音波を送信する方向となす角度が大きいほど、穿刺針に反射される超音波が、超音波プローブの方向に戻ってくるので、超音波画像上での描出力は高くなり、穿刺針が見やすくなる。
そのため、医師は、穿刺針の刺入角度が小さくなるように、超音波プローブから離れた位置から穿刺針を刺入したり、画像中での目的部位の位置をずらしたりして、超音波画像上で穿刺針が見やすくなるようにして、穿刺術を行なう場合もある。
画像中での目的部位の位置をずらす場合は、限界があるので、それほど刺入角度を浅くすることはできない。そのため、より浅い刺入角度で穿刺針を刺入するためには、超音波プローブから離れた位置から穿刺針を刺入する必要がある。
【０００９】
しかしながら、特許文献１のように、超音波プローブの側面に溝を設けて穿刺針を案内する場合は、穿刺針を超音波プローブに接触させる必要があるため、超音波プローブから離れた位置で穿刺針を刺入する場合には、穿刺針を予め決めた刺入経路に案内することはできない。
また、特許文献２のように、ポリマーゲル部分での穿刺針の像に基づいて、穿刺針の刺入方向を示すガイドラインを表示する場合も、ポリマーゲル部分での穿刺針が超音波画像上に表示される必要があるので、超音波プローブから離れた位置で穿刺針を刺入する場合には、穿刺針の刺入方向を示すガイドラインを表示することはできない。
そのため、超音波プローブから離れた位置から正確に目的部位に到達するように刺入を行なうのは、高度な手技が必要で、穿刺術を行なう医師の技量が必要となる。
【００１０】
本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決することにあり、浅い刺入角度で穿刺を行なうために、超音波プローブから離れた位置から刺入を行なう場合であっても、確実に穿刺針を目的部位まで到達させることができる超音波診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明は、被検体に向けて超音波を送信し、被検体において反射された超音波エコーを受信して受信信号を出力する超音波探触子と、前記超音波探触子から出力される受信信号に基づいて、被検体の超音波画像を生成する画像生成手段と、前記画像生成手段が生成した前記超音波画像を表示する画像表示手段とを有する超音波診断装置であって、穿刺を行なう際のターゲットの位置を指定する位置指定手段と、前記位置指定手段によって指定したターゲットの位置の情報と所定の刺入角度とから刺入位置を算出する刺入位置算出手段と、前記刺入位置算出手段が算出した刺入位置を表示する刺入位置表示手段とを有することを特徴とする超音波診断装置を提供する。
【００１２】
ここで、前記刺入位置表示手段が、前記刺入位置に光を照射して前記刺入位置を表示することが好ましい。
また、前記刺入位置表示手段が、レーザ光を照射して前記刺入位置を表示することが好ましい。
あるいは、前記刺入位置表示手段が、前記超音波探触子から前記刺入位置までの距離を数値で、前記画像表示手段に表示することにより、前記刺入位置を表示することが好ましい。
【００１３】
また、前記超音波探触子に固定される板状の位置案内部材を有することが好ましい。
あるいは、前記超音波探触子に固定される板状の位置案内部材と、前記位置案内部材に移動可能に取り付けられ、穿刺を行なう際の刺入角度を表示する角度案内部材とを備える補助具を有し、前記刺入位置表示手段が前記位置案内部材上に光を照射して前記刺入位置を表示することが好ましい。
【００１４】
また、前記画像表示手段において、前記超音波画像を表示すると共に、前記位置指定手段が指定したターゲットの位置の情報と所定の刺入角度とから、穿刺を行なう際の穿刺針の刺入経路を算出して、ガイドラインを表示することが好ましい。
また、前記所定の刺入角度を変更する角度調整手段を有することが好ましい。
また、前記所定の刺入角度を１０〜２０°の範囲で適宜決定した角度とすることが好ましい。
【００１５】
また、前記位置指定手段が、入力指示に応じて、前記画像表示手段において表示された超音波画像上で、ターゲットの位置を指定するものであることが好ましい。
あるいは、前記位置指定手段が、前記超音波画像を解析して、ターゲットの位置を算出するものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
上記構成を有する本発明の超音波診断装置によれば、穿刺を行なう際のターゲットの位置を、超音波画像上で指定する位置指定手段と、指定したターゲットの位置の情報および所定の刺入角度から刺入位置を算出する刺入位置算出手段と、刺入位置算出手段が算出した刺入位置を表示する刺入位置表示手段とを有するので、超音波プローブから離れた位置から刺入を行なう場合であっても、確実に穿刺針を目的部位まで到達させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の超音波診断装置の一例を概念的に示す図である。
【図２】（Ａ）は、図１に示す超音波診断装置に用いられる超音波プローブの一例を概念的に示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す超音波プローブと穿刺針および目的部位を概念的に示す図であり、（Ｃ）は、（Ａ）に示す超音波プローブの角度案内部材を概念的に示す図である。
【図３】図１に示す超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、図１に示す超音波診断装置が、刺入位置を算出する際の作用について説明するための、超音波画像の概略図である。
【図５】穿刺針のガイドラインを表示した超音波画像の概略図である。
【図６】刺入位置表示手段の他の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の超音波診断装置について、添付の図面に示される好適実施例を基に、詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の超音波診断装置の一例を概念的に示す図である。
なお、図示例の超音波診断装置１０は、生成された超音波画像を参照して入力されたターゲットの位置と、予め設定されている刺入角度とから、刺入位置を算出し、この刺入位置を表示する構成を有する以外は、基本的に、公知の超音波診断装置である。
本発明の超音波診断装置１０は、超音波プローブ１２と、この超音波プローブ１２が通信ケーブル１８を介して接続される診断装置本体１４とを備えている。
【００２０】
図２（Ａ）に超音波プローブ１２の概略図を示す。また、図２（Ｂ）には、穿刺術を行なう際の、超音波プローブ１２と穿刺針および目的部位の概略図を示す。
超音波プローブ１２は、プローブ本体１６と、通信ケーブル１８と、刺入位置表示手段２０と、補助具２２とを有する。
プローブ本体１６は、基本的に、公知の超音波プローブであり、リニアスキャン方式、コンベックススキャン方式、セクタスキャン方式等いずれの方式の超音波プローブであってもよい。
【００２１】
プローブ本体１６は、超音波の送信および受信を行なうための超音波送受信面１６ａを有する。また、プローブ本体１６の超音波送受信面１６ａの、超音波送受信面１６ａから送信される超音波のスキャン面Ｍの面方向側の側面の一方には、刺入位置表示手段２０と補助具２２とが配置されている。
【００２２】
刺入位置表示手段２０は、プローブ本体１６の超音波送受信面１６ａの、スキャン面Ｍの面方向側の側面に配置され、超音波診断装置１０を用いて穿刺術を行なう際に、刺入位置に、レーザ光を照射して、穿刺針の適正な刺入位置を表示するためのものである。刺入位置表示手段２０は、レーザ光を出射するレーザ光源２４を、光源駆動部２６により、スキャン面Ｍに垂直な方向を軸として回転させることにより、レーザ光の照射位置を変更し、レーザ光を刺入位置に照射する（図３参照）。この点に関しては、後に詳述する。
なお、所定の刺入角度で刺入を行なうことができる刺入位置は、診断装置本体１４の刺入位置算出部６４により、設定されている所定の刺入角度と指定されたターゲットの位置とから算出される。この点に関しても、後に詳述する。
【００２３】
なお、図示例においては、好ましい態様として、補助具２２を有しているので、刺入位置表示手段２０から照射されたレーザ光は、この補助具２２の位置案内部材３０上の、刺入位置近傍に照射される（図２（Ｂ）参照）。
また、所定の刺入角度は、１０〜２０°の範囲で適宜決定した角度とすることが好ましい。刺入角度をこの範囲とすることで、穿刺針に反射される超音波が、超音波プローブの方向に戻ってくるので、超音波画像上での描出力は高くなり、超音波画像上で穿刺針が見やすくなる。
【００２４】
このように、刺入位置算出部６４が算出した刺入位置に、刺入位置表示手段２０がレーザ光を照射して、この刺入位置を表示することにより、医師が穿刺術を行なう際に、所定の浅い刺入角度で刺入するために、超音波プローブから離れた位置から刺入を行なう場合でも、レーザ光が照射された位置から刺入することで、確実に穿刺針を目的部位まで到達させることができる。
【００２５】
図示例の超音波診断装置１０は、好ましい態様として、補助具２２を有する。
補助具２２は、穿刺術を行なう際に、刺入位置を案内するための位置案内部材３０と、刺入角度を案内するための角度案内部材３２とを有する。
【００２６】
位置案内部材３０は、その最大面がスキャン面Ｍと直行するようにプローブ本体１６に固定される、長尺な板状の部材で、幅方向（短手方向）の中心に、スキャン面Ｍの延長面が通過、もしくは、壁面と一致するように形成された、長尺なスリット状の貫通溝３０ａを有する。
また、貫通溝３０ａは、好ましくは、スキャン面Ｍの延長が、貫通溝３０ａの延在方向の壁面のいずれかと一致するように、もしくは、スキャン面Ｍの延長が、貫通溝３０ａの中心を通過するように形成される。
刺入位置表示手段２０が刺入位置を表示する際には、刺入位置表示手段２０が照射したレーザ光は、位置案内部材３０の板面に照射され、刺入位置が表示される。
【００２７】
このように、プローブ本体１６の側面に位置案内部材３０を設けて、この位置案内部材３０上にレーザ光が照射され刺入位置が表示されるようにすることで、被検体の体表が湾曲している場合であっても、適切な刺入位置を表示することができる。
また、位置案内部材３０の貫通溝３０ａは、穿刺術を行なう際に、この貫通溝３０ａを通過して刺入を行なうことにより、スキャン面Ｍに垂直な方向の位置の案内とすることができる。
【００２８】
なお、位置案内部材３０をプローブ本体１６に固定する方法には、特に限定はなく、ネジ等の種々の公知の固定方法を用いることができる。あるいは、位置案内部材３０をプローブ本体１６のハウジングと一体的に設けてもよい。
【００２９】
図２（Ｃ）に、図２（Ａ）に示す超音波プローブ１２の角度案内部材３２の概略図を示す。
角度案内部材３２は、位置案内部材３０に、その長手方向に移動可能に取り付けられ、位置案内部材３０の表面に対する角度が表示された角度表示板３２ａを有する部材である。
図示例においては、角度案内部材３２は、位置案内部材３０に固定するためのクリップ部３２ｂを有しており、これにより、位置案内部材３０に移動可能に取り付けることができる。また、角度案内部材３２は、角度表示板３２ａがスキャン面Ｍに平行となるように位置案内部材２８に取り付けられる。
【００３０】
刺入位置表示手段２０が、位置案内部材３０上にレーザ光を照射し、刺入位置を表示した際に、角度案内部材３２を、この刺入位置に合わせて固定する。角度表示板３２ａは、表示された刺入位置から刺入を行なう場合の刺入角度を表示する。
角度表示板３２ａには、例えば、図示例にように、１０°、２０°、３０°、６０°等のいくつかの角度の目盛が表示されている。また、角度表示板３２ａには、デフォルトで設定されている１以上の角度の目盛が表示されることが好ましい。
【００３１】
このように、位置案内部材３０に移動可能に取り付けられる角度案内部材３２を有する構成とすることで、穿刺術を行なう際に、刺入位置表示手段２０が位置案内部材３０上にレーザ光を照射して表示した刺入位置に、角度案内部材３２を合わせて固定して、穿刺針の刺入角度を、角度表示板３２ａに表示された角度に合わせて刺入を行なうことにより、医師の技量に関係なく、容易に所定の刺入角度で刺入を行なうことができる。
【００３２】
なお、図示例においては、角度案内部材３２を位置案内部材３０に固定する方法は、クリップ部３２ｂにより把持する構成としたが、これに限定はされず、例えば、ネジによる固定や、スキャン面Ｍの面方向にスライド可能に固定する方法等、種々の公知の方法を用いることができる。
【００３３】
また、図示例においては、角度案内部材３２は、角度の目盛が表示された角度表示板３２ａを有する構成としたが、これに限定はされず、設定されている所定角度と同じ角度で穿刺針を案内する溝を有する構成としてもよい。
【００３４】
次に、超音波診断装置１０の内部構成を図３に示す。
プローブ本体１６は、１次元又は２次元の振動子アレイを構成する複数の超音波トランスデューサ３４を有し、これらトランスデューサ３４にそれぞれ対応して受信信号処理部３６が接続されている。また、複数のトランスデューサ３４に送信駆動部３８を介して送信制御部４０が接続され、複数の受信信号処理部３６に受信制御部４２が接続され、これら送信制御部４０および受信制御部４２にプローブ制御部４４が接続されている。
また、受信信号処理部３６は診断装置本体１４のデータ格納部４６に、プローブ制御部４４は本体制御部５４に、通信ケーブルを介して、それぞれ接続されている。
【００３５】
複数のトランスデューサ３４は、それぞれ送信駆動部３８から供給される駆動信号に従って超音波を送信すると共に被検体からの超音波エコーを受信して受信信号を出力する。各トランスデューサ３４は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミックや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電素子等からなる圧電体の両端に電極を形成した振動子によって構成される。
そのような振動子の電極に、パルス状又は連続波の電圧を印加すると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状又は連続波の超音波が発生して、それらの超音波の合成により超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することにより伸縮して電気信号を発生し、それらの電気信号は、超音波の受信信号として出力される。
【００３６】
送信駆動部３８は、例えば、複数のパルサを含んでおり、送信制御部４０によって選択された送信遅延パターンに基づいて、複数のトランスデューサ３４から送信される超音波が被検体内の組織のエリアをカバーする幅広の超音波ビームを形成するようにそれぞれの駆動信号の遅延量を調節して複数のトランスデューサ３４に供給する。
【００３７】
各チャンネルの受信信号処理部３６は、受信制御部４２の制御の下で、対応するトランスデューサ３４から出力される受信信号に対して直交検波処理又は直交サンプリング処理を施すことにより複素ベースバンド信号を生成し、複素ベースバンド信号をサンプリングすることにより、組織のエリアの情報を含むサンプルデータを生成する。受信信号処理部３６は、複素ベースバンド信号をサンプリングして得られるデータに高能率符号化のためのデータ圧縮処理を施すことによりサンプルデータを生成してもよい。
【００３８】
プローブ制御部４４は、診断装置本体１４から伝送される各種の制御信号に基づいて、プローブ本体１６の各部の制御を行う。
【００３９】
診断装置本体１４は、データ格納部４６を有し、データ格納部４６に画像生成部４８が接続されている。さらに、画像生成部４８に表示制御部５０を介して表示部５２が接続されている。画像生成部４８および表示制御部５０に本体制御部５４が接続されている。さらに、本体制御部５４には、オペレータが入力操作を行うための操作部５６と、動作プログラムを格納する格納部５８と、刺入位置を算出する刺入位置算出部６４と、設定された刺入角度を記憶するための角度記憶部６６とがそれぞれ接続されている。
【００４０】
操作部５６は、撮影メニュー、撮影条件などを設定し、被検体の撮像を指示する部位である。操作部５６には、撮影メニュー、撮影条件などを設定するための入力キー、ダイヤルボタン、トラックボール、タッチパネル等の入力手段が設けられる。
【００４１】
ここで、本発明の超音波診断装置１０は、生成された超音波画像を参照して入力／設定されたターゲット（目的部位）の位置と、予め設定されている刺入角度とから、刺入位置を算出し、この刺入位置を表示するものである。
操作部５６は、この刺入位置の算出／表示の指示を入力する機能も有する。また、操作部５６は、ターゲットの位置の入力／設定、および、刺入角度の設定の指示を入力するための機能も有する。
操作部５６は、入力された刺入位置の算出／表示の指示、ターゲットの位置の設定の指示、および、刺入角度の設定の指示を本体制御部５４に供給する。
【００４２】
データ格納部４６は、メモリまたはハードディスク等によって構成され、通信ケーブル１６を介して超音波プローブ１２の受信信号処理部３６から伝送された少なくとも１フレーム分のサンプルデータを格納する。
画像生成部４８は、データ格納部４６から読み出される１フレーム毎のサンプルデータに受信フォーカス処理を施して、超音波診断画像を表す画像信号を生成する。画像生成部４８は、整相加算部６０と画像処理部６２とを含んでいる。
【００４３】
整相加算部６０は、本体制御部５４において設定された受信方向に応じて、予め記憶されている複数の受信遅延パターンの中から１つの受信遅延パターンを選択し、選択された受信遅延パターンに基づいて、サンプルデータによって表される複数の複素ベースバンド信号にそれぞれの遅延を与えて加算することにより、受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、超音波エコーの焦点が絞り込まれたベースバンド信号（音線信号）が生成される。
【００４４】
画像処理部６２は、整相加算部６０によって生成される音線信号に基づいて、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像信号を生成する。画像処理部３４は、ＳＴＣ（sensitivity time control）部と、ＤＳＣ（digital scan converter：デジタル・スキャン・コンバータ）とを含んでいる。ＳＴＣ部は、音線信号に対して、超音波の反射位置の深度に応じて、距離による減衰の補正を施す。ＤＳＣは、ＳＴＣ部によって補正された音線信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）し、階調処理等の必要な画像処理を施すことにより、Ｂモード画像信号を生成する。
表示制御部５０は、画像生成部４８によって生成される画像信号に基づいて、表示部５２に超音波診断画像を表示させる。表示部５２は、例えば、ＬＣＤ等のディスプレイ装置を含んでおり、表示制御部５０の制御の下で、超音波診断画像を表示する。
【００４５】
角度記憶部６６は、刺入位置算出部６４が刺入位置を算出する際に用いる刺入角度の値を記憶する部位である。
角度記憶部６６が記憶する刺入角度の値は、予め設定された値であってもよいし、１０〜２０°の範囲で適宜決定した角度であってもよいし、操作部５６から入力された値であってもよい。
【００４６】
刺入位置算出部６４は、操作部５６から入力されたターゲットの位置の情報と、角度記憶部６６に記憶されている刺入角度の値とから刺入位置を算出する。プローブ本体１６からターゲットまでの深さをｄ、刺入角度をθとすると、ターゲットから刺入位置までの距離ｘは、ｘ＝ｄ／ｔａｎθで求めることができる。
【００４７】
ここで、刺入位置算出部６４が刺入位置を算出する際の作用について、図４の超音波画像の概略図を用いてより詳細に説明する。
図４（Ａ）は、生成された超音波画像の概略図である。また、この超音波画像に対応するプローブ本体１６の位置を、便宜的に示す。
図４（Ａ）に示されるように、生成された超音波画像は、プローブ本体１６の下方の領域の断面図である。
【００４８】
刺入位置を表示する旨の指示が操作部５６に入力されると、表示部５２に表示された超音波画像上にカーソルを表示し、このカーソルをターゲット（目的部位）に合わせるように促す画面を表示する。
操作者が、操作部５６のトラックボール等を用いて、超音波画像上でカーソルをターゲットに合わせ、ターゲットの位置を指定する指示を入力する（図４（Ｂ））。
【００４９】
ターゲットの位置が指定されると、ターゲットの位置情報が刺入位置算出部６４に供給される。刺入位置算出部６４は、供給されたターゲットの位置情報（ターゲットの深さｄ）と、角度記憶部６６から読み出した刺入角度θとから、プローブ本体１６から刺入位置までの距離ｘを算出する（図４（Ｃ））。
刺入位置算出部６４は、算出した刺入位置までの距離ｘを光源制御部２８に供給する。
【００５０】
本体制御部５４は、診断装置本体１４内の各部の制御を行うものである。本体制御部５４は、通信ケーブル１８を介してプローブ本体１６のプローブ制御部４４と接続されており、プローブ本体１６の動作を制御する制御信号をプローブ制御部４４に供給する。また、本体制御部５４は、通信ケーブル１６を介して刺入位置表示部２０の光源制御部２８と接続されており、刺入位置表示部２０の動作を制御する制御信号を光源制御部２８に供給する。
【００５１】
このような診断装置本体１４において、画像生成部４８、表示制御部５０、本体制御部５４および刺入位置算出部６４は、ＣＰＵと、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための動作プログラムから構成されるが、それらをデジタル回路で構成してもよい。上記の動作プログラムは、格納部５８に格納される。
【００５２】
刺入位置表示手段２０は、レーザ光を出射するレーザ光源２４、モータ等の駆動源を用いて、レーザ光源２４をスキャン面Ｍに垂直な方向を軸として回転させることにより、レーザ光の照射位置を変更して、レーザ光によって刺入位置を示させる光源駆動部２６、および、光源駆動部２６を制御する光源制御部２８を有する。
【００５３】
図示例のように位置案内部材３０を用いる場合は、前記光源駆動部２６は、位置案内部材３０上（好ましくは。貫通穴３０ａの直近）を、レーザ光がスキャン面Ｍの延長面に平行に移動するように、レーザ光源２４を回転させることが好ましい。また、後述するように、位置案内部材３０を用いない場合は、光源駆動部２６は、レーザ光がスキャン面Ｍの延長面内を移動するように、レーザ光源を回転させることが好ましい。
【００５４】
光源制御部２８は、通信ケーブル１８を介して、診断装置本体１４の本体制御部５４および刺入位置算出部６４と接続されている。光源制御部２８は、刺入位置算出部６４が算出した刺入位置を取得し、レーザ光源２４が出射するレーザ光が、この刺入位置に照射するように、光源駆動部２６を制御する。また、光源制御部２８は、本体制御部５４からの指示により、レーザ光源２４のオンオフを制御する。
【００５５】
次に、超音波診断装置１０の動作について説明する。
まず、通常の超音波診断を行う。操作者は、超音波プローブ１２の超音波送受信面１６ａを被検体の表面に当接する。この状態で、プローブ本体１６の送信駆動部３８から供給される駆動信号に従って複数のトランスデューサ３４から超音波が送信され、被検体からの超音波エコーを受信した各トランスデューサ３４から出力された受信信号がそれぞれ対応する受信信号処理部３６に供給されてサンプルデータが生成され、通信ケーブル１８を介して診断装置本体１４へ伝送されてデータ格納部４６に格納される。さらに、データ格納部４６から１フレーム毎のサンプルデータが読み出され、画像生成部４８で画像信号が生成され、この画像信号に基づいて表示制御部５０により超音波診断画像が表示部５２に表示される。
【００５６】
ここで、表示された超音波画像を用いて穿刺術を行なうために、刺入位置を表示する旨の指示が操作部５６に入力されると、表示部５２に表示された超音波画像上にカーソルが表示され、カーソルをターゲットに合わせるように促す画面が表示される。
操作者が、操作部５６からターゲットの位置を指定すると、ターゲットの位置情報が刺入位置算出部６４に供給される。刺入位置算出部６４は、このターゲットの位置情報と、角度記憶部６６から読み出した刺入角度とから刺入位置を算出し、刺入位置の情報を刺入位置表示手段２０の光源制御部２８に供給する。
【００５７】
刺入位置表示手段２０の光源制御部２８は、供給された刺入位置の情報を基に、光源駆動部２６を制御して、レーザ光源２４を回転させて、レーザ光源から出射されるレーザ光を刺入位置に照射し、所定の刺入角度で刺入を行なう際の、適正な刺入位置を表示する。
【００５８】
このように、所定の刺入角度で刺入を行なう際の、刺入位置が刺入位置表示手段２０により表示されるので、医師が穿刺術を行なう際に、所定の浅い刺入角度で刺入するために、超音波プローブから離れた位置から刺入を行なう場合でも、レーザ光が照射された位置から刺入することで、確実に穿刺針を目的部位まで到達させることができる。
【００５９】
本発明は、基本的に以上のようなものである。
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【００６０】
例えば、刺入位置算出部６４が算出した刺入位置の情報と、角度記憶部６６が記憶している所定の刺入角度とから、穿刺針の刺入経路を算出し、図５に示す超音波画像の概略図のように、穿刺針の刺入経路をガイドラインとして、表示部５２に表示されている超音波画像上に重ねて表示するようにしてもよい。
【００６１】
また、医師が、超音波プローブ１２の、超音波画像が画像化される方向とは逆側から穿刺術を行なう場合がある。そのため、操作部５６からの指示に応じて、超音波画像を左右反転させてもよい。また、その際に、穿刺針のガイドラインを表示している場合には、このガイドラインも左右反転させればよい。
【００６２】
また、図示例の超音波診断装置１０においては、操作者が操作部５６を操作して、超音波画像上で、カーソルを目的部位の位置に合わせて、ターゲットの位置を指示することにより、ターゲットの位置情報を取得する構成としたが、本発明はこれに限定はされず、例えば、超音波画像を解析して、腫瘍等のターゲットの位置を算出する構成としてもよい。また、その際には、必要に応じて、操作者が操作部からターゲットの位置を修正できる構成とすることが好ましい。
【００６３】
また、図示例の超音波診断装置１０においては、超音波プローブ１２には、補助具２２が設けられ、補助具２２（位置案内部材２８）の表面に刺入位置表示手段２０が出射するレーザ光が照射される構成としたが、本発明はこれに限定はされない。すなわち、補助具２２を有さず、刺入位置表示手段２０が出射するレーザ光を被検体の体表面に照射する構成としてもよい。
【００６４】
また、刺入位置表示手段２０が刺入位置を表示する方法は、レーザ光を刺入位置に照射して表示する方法に限定はされず、ＬＥＤ等のレーザ以外の光源を用いて刺入位置を表示してもよい。
【００６５】
図６は、本発明の超音波診断装置に用いられる刺入位置表示手段の他の一例を示す概念図である。
図６に示す刺入位置表示手段１００は、光源１０２と、スリット１０４と、反射ミラー１０６とを有している。
光源１０２は、ＬＥＤ等の公知の光源である。光源１０２の光出射方向には、スリット１０４および反射ミラー１０６が配置されており、光源１０２は、スリット１０４および反射ミラー１０６の方向に光を出射する。
【００６６】
スリット１０４は、中央に十字型の光透過窓を有する板状部材で、光源１０２から出射された光の一部を透過するものである。スリット１０４に照射された光は、光透過窓の形状に対応した一部の光のみが、反射ミラー１０６に入射する。
【００６７】
反射ミラー１０６は、光源１０２から出射され、スリット１０４を透過した光を反射して、刺入位置に照射するためのものである。
反射ミラー１０６は、モータ等の駆動源（図示せず）により、スキャン面Ｍに垂直な方向を軸として回転可能に設けられている。反射ミラー１０６は、刺入位置算出部６４の刺入位置の算出結果に応じて、回転して、光を刺入位置に照射する。
このように、ＬＥＤ等のレーザ光以外の光源を用いてもよく、特に、指向性のない光源を用いる場合には、図６に示す刺入位置表示手段１００のように、スリットと反射ミラーとを用いて、光を刺入位置に照射するようにすればよい。
【００６８】
また、刺入位置を表示する方法は、刺入位置に光（レーザ光）を照射する方法に限定はされず、例えば、プローブ本体から刺入位置までの距離を、表示部５２に数値で表示するようにしてもよい。また、その際には、補助具の位置案内部材３０の表面に距離を表す目盛を表示することが好ましい。
【００６９】
また、図示例の超音波診断装置１０は、プローブ本体１６と診断装置本体１４とを通信ケーブル１８を介して有線で接続し、各種データの送受信を行なう構成としたが、本発明はこれに限定はされず、プローブ本体１６と診断装置本体１４とが無線でデータの送受信を行なう構成としてもよい。
【００７０】
以上、本発明の超音波診断装置について説明したが、本発明は、上記実施例に限定はされず、本発明を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行なってもよいのは、もちろんである。
【符号の説明】
【００７１】
１０ 超音波診断装置
１２ 超音波プローブ
１４ 診断装置本体
１６ プローブ本体
１６ａ 超音波送受信面
１８ 通信ケーブル
２０、１００ 刺入位置表示手段
２２ 補助具
２４ レーザ光源
２６ 光源駆動部
２８ 光源制御部
３０ 位置案内部材
３０ａ 貫通溝
３２ 角度案内部材
３２ａ 角度表示板
３２ｂ クリップ部
３４ 超音波トランスデューサ
３６ 受信信号処理部
３８ 送信駆動部
４０ 送信制御部
４２ 受信制御部
４４ プローブ制御部
４６ データ格納部
４８ 画像生成部
５０ 表示制御部
５２ 表示部
５４ 本体制御部
５６ 操作部
５８ 格納部
６０ 整相加算部
６２ 画像処理部
６４ 刺入位置算出部
６６ 角度記憶部
１０２ 光源
１０４ スリット
１０６ 反射ミラー
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波診断装置に係り、特に、穿刺術を行なう際に用いられる超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、医療分野において、超音波画像を利用した超音波診断装置が実用化されている。一般に、この種の超音波診断装置は、振動子アレイを内蔵した超音波プローブと、この超音波プローブに接続された装置本体とを有しており、超音波プローブから被検体に向けて超音波を送信し、被検体からの超音波エコーを超音波プローブで受信して、その受信信号を装置本体で電気的に処理することにより超音波画像が生成される。
【０００３】
また、超音波診断装置は、細胞組織診断のため、医師が穿刺器具（例えば穿刺針）を所望の部位に穿刺して組織サンプルを採取する穿刺術を行う場合にも用いられている。
穿刺術においては、医師は、確実に目的物や目的部位まで穿刺針を到達させるため、超音波画像を見ながら予め決めた刺入経路（穿刺針が被検者中を刺入される経路）通りに穿刺針を刺入させる。
【０００４】
このような穿刺術を行なう場合には、モニタ（超音波画像）上で穿刺針を確認できること、及び目的物や目的部位まで穿刺針を到達させることが重要である。
そのため、特許文献１では、超音波プローブの側面に穿刺針を案内する溝を設けて、安定して刺入経路通りに穿刺針を刺入させること、また、超音波プローブの側面に、上下方向に複数のレーザ光源を設けて、このレーザ光源から照射されるレーザ光によって、穿刺針の向きを決められるようにすることによって、穿刺針を超音波の照射面（スキャン面）に合わせて、穿刺針が超音波画像上に表示されるようにすることが行なわれている。
【０００５】
また、特許文献２では、被検体と超音波プローブとの間にポリマーゲルを介在させ、このポリマーゲル部分での穿刺針の像に基づいて、穿刺針の刺入方向を示すガイドラインを表示することにより、穿刺針が目的部位に到達するかどうか、つまり、穿刺針の照準が合っているかどうかを確認することができるようにすることが行なわれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１１５２４６号公報
【特許文献２】特開２０００−１６６９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、穿刺術は、針が細くなればなるほど患者への負担軽減や侵襲性低減となるため、リスク等に合わせて可能な限り細い穿刺針が選択される。しかし、針が細くなるに従って、超音波画像上への描出力も低下してしまい、針が途切れ途切れに描出されてしまい、穿刺針の位置または形状は明確に表示できないという問題がある。
【０００８】
超音波画像においては、穿刺針の被検体に対する刺入角度が浅いほど、すなわち、超音波プローブが超音波を送信する方向となす角度が大きいほど、穿刺針に反射される超音波が、超音波プローブの方向に戻ってくるので、超音波画像上での描出力は高くなり、穿刺針が見やすくなる。
そのため、医師は、穿刺針の刺入角度が小さくなるように、超音波プローブから離れた位置から穿刺針を刺入したり、画像中での目的部位の位置をずらしたりして、超音波画像上で穿刺針が見やすくなるようにして、穿刺術を行なう場合もある。
画像中での目的部位の位置をずらす場合は、限界があるので、それほど刺入角度を浅くすることはできない。そのため、より浅い刺入角度で穿刺針を刺入するためには、超音波プローブから離れた位置から穿刺針を刺入する必要がある。
【０００９】
しかしながら、特許文献１のように、超音波プローブの側面に溝を設けて穿刺針を案内する場合は、穿刺針を超音波プローブに接触させる必要があるため、超音波プローブから離れた位置で穿刺針を刺入する場合には、穿刺針を予め決めた刺入経路に案内することはできない。
また、特許文献２のように、ポリマーゲル部分での穿刺針の像に基づいて、穿刺針の刺入方向を示すガイドラインを表示する場合も、ポリマーゲル部分での穿刺針が超音波画像上に表示される必要があるので、超音波プローブから離れた位置で穿刺針を刺入する場合には、穿刺針の刺入方向を示すガイドラインを表示することはできない。
そのため、超音波プローブから離れた位置から正確に目的部位に到達するように刺入を行なうのは、高度な手技が必要で、穿刺術を行なう医師の技量が必要となる。
【００１０】
本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決することにあり、浅い刺入角度で穿刺を行なうために、超音波プローブから離れた位置から刺入を行なう場合であっても、確実に穿刺針を目的部位まで到達させることができる超音波診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明は、被検体に向けて超音波を送信し、被検体において反射された超音波エコーを受信して受信信号を出力する超音波探触子と、前記超音波探触子から出力される受信信号に基づいて、被検体の超音波画像を生成する画像生成手段と、前記画像生成手段が生成した前記超音波画像を表示する画像表示手段とを有する超音波診断装置であって、穿刺を行なう際のターゲットの位置を指定する位置指定手段と、前記位置指定手段によって指定したターゲットの位置の情報と所定の刺入角度とから刺入位置を算出する刺入位置算出手段と、前記刺入位置算出手段が算出した刺入位置を表示する刺入位置表示手段とを有することを特徴とする超音波診断装置を提供する。
【００１２】
ここで、前記刺入位置表示手段が、前記刺入位置に光を照射して前記刺入位置を表示することが好ましい。
また、前記刺入位置表示手段が、レーザ光を照射して前記刺入位置を表示することが好ましい。
あるいは、前記刺入位置表示手段が、前記超音波探触子から前記刺入位置までの距離を数値で、前記画像表示手段に表示することにより、前記刺入位置を表示することが好ましい。
【００１３】
また、前記超音波探触子に固定される板状の位置案内部材を有することが好ましい。
あるいは、前記超音波探触子に固定される板状の位置案内部材と、前記位置案内部材に移動可能に取り付けられ、穿刺を行なう際の刺入角度を表示する角度案内部材とを備える補助具を有し、前記刺入位置表示手段が前記位置案内部材上に光を照射して前記刺入位置を表示することが好ましい。
【００１４】
また、前記画像表示手段において、前記超音波画像を表示すると共に、前記位置指定手段が指定したターゲットの位置の情報と所定の刺入角度とから、穿刺を行なう際の穿刺針の刺入経路を算出して、ガイドラインを表示することが好ましい。
また、前記所定の刺入角度を変更する角度調整手段を有することが好ましい。
また、前記所定の刺入角度を１０〜２０°の範囲で適宜決定した角度とすることが好ましい。
【００１５】
また、前記位置指定手段が、入力指示に応じて、前記画像表示手段において表示された超音波画像上で、ターゲットの位置を指定するものであることが好ましい。
あるいは、前記位置指定手段が、前記超音波画像を解析して、ターゲットの位置を算出するものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
上記構成を有する本発明の超音波診断装置によれば、穿刺を行なう際のターゲットの位置を、超音波画像上で指定する位置指定手段と、指定したターゲットの位置の情報および所定の刺入角度から刺入位置を算出する刺入位置算出手段と、刺入位置算出手段が算出した刺入位置を表示する刺入位置表示手段とを有するので、超音波プローブから離れた位置から刺入を行なう場合であっても、確実に穿刺針を目的部位まで到達させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の超音波診断装置の一例を概念的に示す図である。
【図２】（Ａ）は、図１に示す超音波診断装置に用いられる超音波プローブの一例を概念的に示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す超音波プローブと穿刺針および目的部位を概念的に示す図であり、（Ｃ）は、（Ａ）に示す超音波プローブの角度案内部材を概念的に示す図である。
【図３】図１に示す超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、図１に示す超音波診断装置が、刺入位置を算出する際の作用について説明するための、超音波画像の概略図である。
【図５】穿刺針のガイドラインを表示した超音波画像の概略図である。
【図６】刺入位置表示手段の他の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の超音波診断装置について、添付の図面に示される好適実施例を基に、詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の超音波診断装置の一例を概念的に示す図である。
なお、図示例の超音波診断装置１０は、生成された超音波画像を参照して入力されたターゲットの位置と、予め設定されている刺入角度とから、刺入位置を算出し、この刺入位置を表示する構成を有する以外は、基本的に、公知の超音波診断装置である。
本発明の超音波診断装置１０は、超音波プローブ１２と、この超音波プローブ１２が通信ケーブル１８を介して接続される診断装置本体１４とを備えている。
【００２０】
図２（Ａ）に超音波プローブ１２の概略図を示す。また、図２（Ｂ）には、穿刺術を行なう際の、超音波プローブ１２と穿刺針および目的部位の概略図を示す。
超音波プローブ１２は、プローブ本体１６と、通信ケーブル１８と、刺入位置表示手段２０と、補助具２２とを有する。
プローブ本体１６は、基本的に、公知の超音波プローブであり、リニアスキャン方式、コンベックススキャン方式、セクタスキャン方式等いずれの方式の超音波プローブであってもよい。
【００２１】
プローブ本体１６は、超音波の送信および受信を行なうための超音波送受信面１６ａを有する。また、プローブ本体１６の超音波送受信面１６ａの、超音波送受信面１６ａから送信される超音波のスキャン面Ｍの面方向側の側面の一方には、刺入位置表示手段２０と補助具２２とが配置されている。
【００２２】
刺入位置表示手段２０は、プローブ本体１６の超音波送受信面１６ａの、スキャン面Ｍの面方向側の側面に配置され、超音波診断装置１０を用いて穿刺術を行なう際に、刺入位置に、レーザ光を照射して、穿刺針の適正な刺入位置を表示するためのものである。刺入位置表示手段２０は、レーザ光を出射するレーザ光源２４を、光源駆動部２６により、スキャン面Ｍに垂直な方向を軸として回転させることにより、レーザ光の照射位置を変更し、レーザ光を刺入位置に照射する（図３参照）。この点に関しては、後に詳述する。
なお、所定の刺入角度で刺入を行なうことができる刺入位置は、診断装置本体１４の刺入位置算出部６４により、設定されている所定の刺入角度と指定されたターゲットの位置とから算出される。この点に関しても、後に詳述する。
【００２３】
なお、図示例においては、好ましい態様として、補助具２２を有しているので、刺入位置表示手段２０から照射されたレーザ光は、この補助具２２の位置案内部材３０上の、刺入位置近傍に照射される（図２（Ｂ）参照）。
また、所定の刺入角度は、１０〜２０°の範囲で適宜決定した角度とすることが好ましい。刺入角度をこの範囲とすることで、穿刺針に反射される超音波が、超音波プローブの方向に戻ってくるので、超音波画像上での描出力は高くなり、超音波画像上で穿刺針が見やすくなる。
【００２４】
このように、刺入位置算出部６４が算出した刺入位置に、刺入位置表示手段２０がレーザ光を照射して、この刺入位置を表示することにより、医師が穿刺術を行なう際に、所定の浅い刺入角度で刺入するために、超音波プローブから離れた位置から刺入を行なう場合でも、レーザ光が照射された位置から刺入することで、確実に穿刺針を目的部位まで到達させることができる。
【００２５】
図示例の超音波診断装置１０は、好ましい態様として、補助具２２を有する。
補助具２２は、穿刺術を行なう際に、刺入位置を案内するための位置案内部材３０と、刺入角度を案内するための角度案内部材３２とを有する。
【００２６】
位置案内部材３０は、その最大面がスキャン面Ｍと直行するようにプローブ本体１６に固定される、長尺な板状の部材で、幅方向（短手方向）の中心に、スキャン面Ｍの延長面が通過、もしくは、壁面と一致するように形成された、長尺なスリット状の貫通溝３０ａを有する。
また、貫通溝３０ａは、好ましくは、スキャン面Ｍの延長が、貫通溝３０ａの延在方向の壁面のいずれかと一致するように、もしくは、スキャン面Ｍの延長が、貫通溝３０ａの中心を通過するように形成される。
刺入位置表示手段２０が刺入位置を表示する際には、刺入位置表示手段２０が照射したレーザ光は、位置案内部材３０の板面に照射され、刺入位置が表示される。
【００２７】
このように、プローブ本体１６の側面に位置案内部材３０を設けて、この位置案内部材３０上にレーザ光が照射され刺入位置が表示されるようにすることで、被検体の体表が湾曲している場合であっても、適切な刺入位置を表示することができる。
また、位置案内部材３０の貫通溝３０ａは、穿刺術を行なう際に、この貫通溝３０ａを通過して刺入を行なうことにより、スキャン面Ｍに垂直な方向の位置の案内とすることができる。
【００２８】
なお、位置案内部材３０をプローブ本体１６に固定する方法には、特に限定はなく、ネジ等の種々の公知の固定方法を用いることができる。あるいは、位置案内部材３０をプローブ本体１６のハウジングと一体的に設けてもよい。
【００２９】
図２（Ｃ）に、図２（Ａ）に示す超音波プローブ１２の角度案内部材３２の概略図を示す。
角度案内部材３２は、位置案内部材３０に、その長手方向に移動可能に取り付けられ、位置案内部材３０の表面に対する角度が表示された角度表示板３２ａを有する部材である。
図示例においては、角度案内部材３２は、位置案内部材３０に固定するためのクリップ部３２ｂを有しており、これにより、位置案内部材３０に移動可能に取り付けることができる。また、角度案内部材３２は、角度表示板３２ａがスキャン面Ｍに平行となるように位置案内部材２８に取り付けられる。
【００３０】
刺入位置表示手段２０が、位置案内部材３０上にレーザ光を照射し、刺入位置を表示した際に、角度案内部材３２を、この刺入位置に合わせて固定する。角度表示板３２ａは、表示された刺入位置から刺入を行なう場合の刺入角度を表示する。
角度表示板３２ａには、例えば、図示例にように、１０°、２０°、３０°、６０°等のいくつかの角度の目盛が表示されている。また、角度表示板３２ａには、デフォルトで設定されている１以上の角度の目盛が表示されることが好ましい。
【００３１】
このように、位置案内部材３０に移動可能に取り付けられる角度案内部材３２を有する構成とすることで、穿刺術を行なう際に、刺入位置表示手段２０が位置案内部材３０上にレーザ光を照射して表示した刺入位置に、角度案内部材３２を合わせて固定して、穿刺針の刺入角度を、角度表示板３２ａに表示された角度に合わせて刺入を行なうことにより、医師の技量に関係なく、容易に所定の刺入角度で刺入を行なうことができる。
【００３２】
なお、図示例においては、角度案内部材３２を位置案内部材３０に固定する方法は、クリップ部３２ｂにより把持する構成としたが、これに限定はされず、例えば、ネジによる固定や、スキャン面Ｍの面方向にスライド可能に固定する方法等、種々の公知の方法を用いることができる。
【００３３】
また、図示例においては、角度案内部材３２は、角度の目盛が表示された角度表示板３２ａを有する構成としたが、これに限定はされず、設定されている所定角度と同じ角度で穿刺針を案内する溝を有する構成としてもよい。
【００３４】
次に、超音波診断装置１０の内部構成を図３に示す。
プローブ本体１６は、１次元又は２次元の振動子アレイを構成する複数の超音波トランスデューサ３４を有し、これらトランスデューサ３４にそれぞれ対応して受信信号処理部３６が接続されている。また、複数のトランスデューサ３４に送信駆動部３８を介して送信制御部４０が接続され、複数の受信信号処理部３６に受信制御部４２が接続され、これら送信制御部４０および受信制御部４２にプローブ制御部４４が接続されている。
また、受信信号処理部３６は診断装置本体１４のデータ格納部４６に、プローブ制御部４４は本体制御部５４に、通信ケーブルを介して、それぞれ接続されている。
【００３５】
複数のトランスデューサ３４は、それぞれ送信駆動部３８から供給される駆動信号に従って超音波を送信すると共に被検体からの超音波エコーを受信して受信信号を出力する。各トランスデューサ３４は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミックや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電素子等からなる圧電体の両端に電極を形成した振動子によって構成される。
そのような振動子の電極に、パルス状又は連続波の電圧を印加すると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状又は連続波の超音波が発生して、それらの超音波の合成により超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することにより伸縮して電気信号を発生し、それらの電気信号は、超音波の受信信号として出力される。
【００３６】
送信駆動部３８は、例えば、複数のパルサを含んでおり、送信制御部４０によって選択された送信遅延パターンに基づいて、複数のトランスデューサ３４から送信される超音波が被検体内の組織のエリアをカバーする幅広の超音波ビームを形成するようにそれぞれの駆動信号の遅延量を調節して複数のトランスデューサ３４に供給する。
【００３７】
各チャンネルの受信信号処理部３６は、受信制御部４２の制御の下で、対応するトランスデューサ３４から出力される受信信号に対して直交検波処理又は直交サンプリング処理を施すことにより複素ベースバンド信号を生成し、複素ベースバンド信号をサンプリングすることにより、組織のエリアの情報を含むサンプルデータを生成する。受信信号処理部３６は、複素ベースバンド信号をサンプリングして得られるデータに高能率符号化のためのデータ圧縮処理を施すことによりサンプルデータを生成してもよい。
【００３８】
プローブ制御部４４は、診断装置本体１４から伝送される各種の制御信号に基づいて、プローブ本体１６の各部の制御を行う。
【００３９】
診断装置本体１４は、データ格納部４６を有し、データ格納部４６に画像生成部４８が接続されている。さらに、画像生成部４８に表示制御部５０を介して表示部５２が接続されている。画像生成部４８および表示制御部５０に本体制御部５４が接続されている。さらに、本体制御部５４には、オペレータが入力操作を行うための操作部５６と、動作プログラムを格納する格納部５８と、刺入位置を算出する刺入位置算出部６４と、設定された刺入角度を記憶するための角度記憶部６６とがそれぞれ接続されている。
【００４０】
操作部５６は、撮影メニュー、撮影条件などを設定し、被検体の撮像を指示する部位である。操作部５６には、撮影メニュー、撮影条件などを設定するための入力キー、ダイヤルボタン、トラックボール、タッチパネル等の入力手段が設けられる。
【００４１】
ここで、本発明の超音波診断装置１０は、生成された超音波画像を参照して入力／設定されたターゲット（目的部位）の位置と、予め設定されている刺入角度とから、刺入位置を算出し、この刺入位置を表示するものである。
操作部５６は、この刺入位置の算出／表示の指示を入力する機能も有する。また、操作部５６は、ターゲットの位置の入力／設定、および、刺入角度の設定の指示を入力するための機能も有する。
操作部５６は、入力された刺入位置の算出／表示の指示、ターゲットの位置の設定の指示、および、刺入角度の設定の指示を本体制御部５４に供給する。
【００４２】
データ格納部４６は、メモリまたはハードディスク等によって構成され、通信ケーブル１６を介して超音波プローブ１２の受信信号処理部３６から伝送された少なくとも１フレーム分のサンプルデータを格納する。
画像生成部４８は、データ格納部４６から読み出される１フレーム毎のサンプルデータに受信フォーカス処理を施して、超音波診断画像を表す画像信号を生成する。画像生成部４８は、整相加算部６０と画像処理部６２とを含んでいる。
【００４３】
整相加算部６０は、本体制御部５４において設定された受信方向に応じて、予め記憶されている複数の受信遅延パターンの中から１つの受信遅延パターンを選択し、選択された受信遅延パターンに基づいて、サンプルデータによって表される複数の複素ベースバンド信号にそれぞれの遅延を与えて加算することにより、受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、超音波エコーの焦点が絞り込まれたベースバンド信号（音線信号）が生成される。
【００４４】
画像処理部６２は、整相加算部６０によって生成される音線信号に基づいて、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像信号を生成する。画像処理部３４は、ＳＴＣ（sensitivity time control）部と、ＤＳＣ（digital scan converter：デジタル・スキャン・コンバータ）とを含んでいる。ＳＴＣ部は、音線信号に対して、超音波の反射位置の深度に応じて、距離による減衰の補正を施す。ＤＳＣは、ＳＴＣ部によって補正された音線信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）し、階調処理等の必要な画像処理を施すことにより、Ｂモード画像信号を生成する。
表示制御部５０は、画像生成部４８によって生成される画像信号に基づいて、表示部５２に超音波診断画像を表示させる。表示部５２は、例えば、ＬＣＤ等のディスプレイ装置を含んでおり、表示制御部５０の制御の下で、超音波診断画像を表示する。
【００４５】
角度記憶部６６は、刺入位置算出部６４が刺入位置を算出する際に用いる刺入角度の値を記憶する部位である。
角度記憶部６６が記憶する刺入角度の値は、予め設定された値であってもよいし、１０〜２０°の範囲で適宜決定した角度であってもよいし、操作部５６から入力された値であってもよい。
【００４６】
刺入位置算出部６４は、操作部５６から入力されたターゲットの位置の情報と、角度記憶部６６に記憶されている刺入角度の値とから刺入位置を算出する。プローブ本体１６からターゲットまでの深さをｄ、刺入角度をθとすると、ターゲットから刺入位置までの距離ｘは、ｘ＝ｄ／ｔａｎθで求めることができる。
【００４７】
ここで、刺入位置算出部６４が刺入位置を算出する際の作用について、図４の超音波画像の概略図を用いてより詳細に説明する。
図４（Ａ）は、生成された超音波画像の概略図である。また、この超音波画像に対応するプローブ本体１６の位置を、便宜的に示す。
図４（Ａ）に示されるように、生成された超音波画像は、プローブ本体１６の下方の領域の断面図である。
【００４８】
刺入位置を表示する旨の指示が操作部５６に入力されると、表示部５２に表示された超音波画像上にカーソルを表示し、このカーソルをターゲット（目的部位）に合わせるように促す画面を表示する。
操作者が、操作部５６のトラックボール等を用いて、超音波画像上でカーソルをターゲットに合わせ、ターゲットの位置を指定する指示を入力する（図４（Ｂ））。
【００４９】
ターゲットの位置が指定されると、ターゲットの位置情報が刺入位置算出部６４に供給される。刺入位置算出部６４は、供給されたターゲットの位置情報（ターゲットの深さｄ）と、角度記憶部６６から読み出した刺入角度θとから、プローブ本体１６から刺入位置までの距離ｘを算出する（図４（Ｃ））。
刺入位置算出部６４は、算出した刺入位置までの距離ｘを光源制御部２８に供給する。
【００５０】
本体制御部５４は、診断装置本体１４内の各部の制御を行うものである。本体制御部５４は、通信ケーブル１８を介してプローブ本体１６のプローブ制御部４４と接続されており、プローブ本体１６の動作を制御する制御信号をプローブ制御部４４に供給する。また、本体制御部５４は、通信ケーブル１６を介して刺入位置表示部２０の光源制御部２８と接続されており、刺入位置表示部２０の動作を制御する制御信号を光源制御部２８に供給する。
【００５１】
このような診断装置本体１４において、画像生成部４８、表示制御部５０、本体制御部５４および刺入位置算出部６４は、ＣＰＵと、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための動作プログラムから構成されるが、それらをデジタル回路で構成してもよい。上記の動作プログラムは、格納部５８に格納される。
【００５２】
刺入位置表示手段２０は、レーザ光を出射するレーザ光源２４、モータ等の駆動源を用いて、レーザ光源２４をスキャン面Ｍに垂直な方向を軸として回転させることにより、レーザ光の照射位置を変更して、レーザ光によって刺入位置を示させる光源駆動部２６、および、光源駆動部２６を制御する光源制御部２８を有する。
【００５３】
図示例のように位置案内部材３０を用いる場合は、前記光源駆動部２６は、位置案内部材３０上（好ましくは。貫通穴３０ａの直近）を、レーザ光がスキャン面Ｍの延長面に平行に移動するように、レーザ光源２４を回転させることが好ましい。また、後述するように、位置案内部材３０を用いない場合は、光源駆動部２６は、レーザ光がスキャン面Ｍの延長面内を移動するように、レーザ光源を回転させることが好ましい。
【００５４】
光源制御部２８は、通信ケーブル１８を介して、診断装置本体１４の本体制御部５４および刺入位置算出部６４と接続されている。光源制御部２８は、刺入位置算出部６４が算出した刺入位置を取得し、レーザ光源２４が出射するレーザ光が、この刺入位置に照射するように、光源駆動部２６を制御する。また、光源制御部２８は、本体制御部５４からの指示により、レーザ光源２４のオンオフを制御する。
【００５５】
次に、超音波診断装置１０の動作について説明する。
まず、通常の超音波診断を行う。操作者は、超音波プローブ１２の超音波送受信面１６ａを被検体の表面に当接する。この状態で、プローブ本体１６の送信駆動部３８から供給される駆動信号に従って複数のトランスデューサ３４から超音波が送信され、被検体からの超音波エコーを受信した各トランスデューサ３４から出力された受信信号がそれぞれ対応する受信信号処理部３６に供給されてサンプルデータが生成され、通信ケーブル１８を介して診断装置本体１４へ伝送されてデータ格納部４６に格納される。さらに、データ格納部４６から１フレーム毎のサンプルデータが読み出され、画像生成部４８で画像信号が生成され、この画像信号に基づいて表示制御部５０により超音波診断画像が表示部５２に表示される。
【００５６】
ここで、表示された超音波画像を用いて穿刺術を行なうために、刺入位置を表示する旨の指示が操作部５６に入力されると、表示部５２に表示された超音波画像上にカーソルが表示され、カーソルをターゲットに合わせるように促す画面が表示される。
操作者が、操作部５６からターゲットの位置を指定すると、ターゲットの位置情報が刺入位置算出部６４に供給される。刺入位置算出部６４は、このターゲットの位置情報と、角度記憶部６６から読み出した刺入角度とから刺入位置を算出し、刺入位置の情報を刺入位置表示手段２０の光源制御部２８に供給する。
【００５７】
刺入位置表示手段２０の光源制御部２８は、供給された刺入位置の情報を基に、光源駆動部２６を制御して、レーザ光源２４を回転させて、レーザ光源から出射されるレーザ光を刺入位置に照射し、所定の刺入角度で刺入を行なう際の、適正な刺入位置を表示する。
【００５８】
このように、所定の刺入角度で刺入を行なう際の、刺入位置が刺入位置表示手段２０により表示されるので、医師が穿刺術を行なう際に、所定の浅い刺入角度で刺入するために、超音波プローブから離れた位置から刺入を行なう場合でも、レーザ光が照射された位置から刺入することで、確実に穿刺針を目的部位まで到達させることができる。
【００５９】
本発明は、基本的に以上のようなものである。
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【００６０】
例えば、刺入位置算出部６４が算出した刺入位置の情報と、角度記憶部６６が記憶している所定の刺入角度とから、穿刺針の刺入経路を算出し、図５に示す超音波画像の概略図のように、穿刺針の刺入経路をガイドラインとして、表示部５２に表示されている超音波画像上に重ねて表示するようにしてもよい。
【００６１】
また、医師が、超音波プローブ１２の、超音波画像が画像化される方向とは逆側から穿刺術を行なう場合がある。そのため、操作部５６からの指示に応じて、超音波画像を左右反転させてもよい。また、その際に、穿刺針のガイドラインを表示している場合には、このガイドラインも左右反転させればよい。
【００６２】
また、図示例の超音波診断装置１０においては、操作者が操作部５６を操作して、超音波画像上で、カーソルを目的部位の位置に合わせて、ターゲットの位置を指示することにより、ターゲットの位置情報を取得する構成としたが、本発明はこれに限定はされず、例えば、超音波画像を解析して、腫瘍等のターゲットの位置を算出する構成としてもよい。また、その際には、必要に応じて、操作者が操作部からターゲットの位置を修正できる構成とすることが好ましい。
【００６３】
また、図示例の超音波診断装置１０においては、超音波プローブ１２には、補助具２２が設けられ、補助具２２（位置案内部材２８）の表面に刺入位置表示手段２０が出射するレーザ光が照射される構成としたが、本発明はこれに限定はされない。すなわち、補助具２２を有さず、刺入位置表示手段２０が出射するレーザ光を被検体の体表面に照射する構成としてもよい。
【００６４】
また、刺入位置表示手段２０が刺入位置を表示する方法は、レーザ光を刺入位置に照射して表示する方法に限定はされず、ＬＥＤ等のレーザ以外の光源を用いて刺入位置を表示してもよい。
【００６５】
図６は、本発明の超音波診断装置に用いられる刺入位置表示手段の他の一例を示す概念図である。
図６に示す刺入位置表示手段１００は、光源１０２と、スリット１０４と、反射ミラー１０６とを有している。
光源１０２は、ＬＥＤ等の公知の光源である。光源１０２の光出射方向には、スリット１０４および反射ミラー１０６が配置されており、光源１０２は、スリット１０４および反射ミラー１０６の方向に光を出射する。
【００６６】
スリット１０４は、中央に十字型の光透過窓を有する板状部材で、光源１０２から出射された光の一部を透過するものである。スリット１０４に照射された光は、光透過窓の形状に対応した一部の光のみが、反射ミラー１０６に入射する。
【００６７】
反射ミラー１０６は、光源１０２から出射され、スリット１０４を透過した光を反射して、刺入位置に照射するためのものである。
反射ミラー１０６は、モータ等の駆動源（図示せず）により、スキャン面Ｍに垂直な方向を軸として回転可能に設けられている。反射ミラー１０６は、刺入位置算出部６４の刺入位置の算出結果に応じて、回転して、光を刺入位置に照射する。
このように、ＬＥＤ等のレーザ光以外の光源を用いてもよく、特に、指向性のない光源を用いる場合には、図６に示す刺入位置表示手段１００のように、スリットと反射ミラーとを用いて、光を刺入位置に照射するようにすればよい。
【００６８】
また、刺入位置を表示する方法は、刺入位置に光（レーザ光）を照射する方法に限定はされず、例えば、プローブ本体から刺入位置までの距離を、表示部５２に数値で表示するようにしてもよい。また、その際には、補助具の位置案内部材３０の表面に距離を表す目盛を表示することが好ましい。
【００６９】
また、図示例の超音波診断装置１０は、プローブ本体１６と診断装置本体１４とを通信ケーブル１８を介して有線で接続し、各種データの送受信を行なう構成としたが、本発明はこれに限定はされず、プローブ本体１６と診断装置本体１４とが無線でデータの送受信を行なう構成としてもよい。
【００７０】
以上、本発明の超音波診断装置について説明したが、本発明は、上記実施例に限定はされず、本発明を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行なってもよいのは、もちろんである。
【符号の説明】
【００７１】
１０ 超音波診断装置
１２ 超音波プローブ
１４ 診断装置本体
１６ プローブ本体
１６ａ 超音波送受信面
１８ 通信ケーブル
２０、１００ 刺入位置表示手段
２２ 補助具
２４ レーザ光源
２６ 光源駆動部
２８ 光源制御部
３０ 位置案内部材
３０ａ 貫通溝
３２ 角度案内部材
３２ａ 角度表示板
３２ｂ クリップ部
３４ 超音波トランスデューサ
３６ 受信信号処理部
３８ 送信駆動部
４０ 送信制御部
４２ 受信制御部
４４ プローブ制御部
４６ データ格納部
４８ 画像生成部
５０ 表示制御部
５２ 表示部
５４ 本体制御部
５６ 操作部
５８ 格納部
６０ 整相加算部
６２ 画像処理部
６４ 刺入位置算出部
６６ 角度記憶部
１０２ 光源
１０４ スリット
１０６ 反射ミラー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に向けて超音波を送信し、被検体において反射された超音波エコーを受信して受信信号を出力する超音波探触子と、
前記超音波探触子から出力される受信信号に基づいて、被検体の超音波画像を生成する画像生成手段と、
前記画像生成手段が生成した前記超音波画像を表示する画像表示手段とを有する超音波診断装置であって、
穿刺を行なう際のターゲットの位置を指定する位置指定手段と、
前記位置指定手段によって指定したターゲットの位置の情報と所定の刺入角度とから刺入位置を算出する刺入位置算出手段と、
前記刺入位置算出手段が算出した刺入位置を表示する刺入位置表示手段とを有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記刺入位置表示手段が、前記刺入位置に光を照射して前記刺入位置を表示する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記刺入位置表示手段が、レーザ光を照射して前記刺入位置を表示する請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記刺入位置表示手段が、前記超音波探触子から前記刺入位置までの距離を数値で、前記画像表示手段に表示することにより、前記刺入位置を表示する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記超音波探触子に固定される板状の位置案内部材を有する請求項１〜４のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記超音波探触子に固定される板状の位置案内部材と、前記位置案内部材に移動可能に取り付けられ、穿刺を行なう際の刺入角度を表示する角度案内部材とを備える補助具を有し、前記刺入位置表示手段が前記位置案内部材上に光を照射して前記刺入位置を表示する請求項２または３に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記画像表示手段において、前記超音波画像を表示すると共に、前記位置指定手段が指定したターゲットの位置の情報と所定の刺入角度とから、穿刺を行なう際の穿刺針の刺入経路を算出して、ガイドラインを表示する請求項１〜６のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記所定の刺入角度を変更する角度調整手段を有する請求項１〜７のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記所定の刺入角度を１０〜２０°の範囲で適宜決定した角度とする請求項１〜８のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
前記位置指定手段が、入力指示に応じて、前記画像表示手段において表示された超音波画像上で、ターゲットの位置を指定するものである請求項１〜９のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項１１】
前記位置指定手段が、前記超音波画像を解析して、ターゲットの位置を算出するものである請求項１〜９のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項１】
被検体に向けて超音波を送信し、被検体において反射された超音波エコーを受信して受信信号を出力する超音波探触子と、
前記超音波探触子から出力される受信信号に基づいて、被検体の超音波画像を生成する画像生成手段と、
前記画像生成手段が生成した前記超音波画像を表示する画像表示手段とを有する超音波診断装置であって、
穿刺を行なう際のターゲットの位置を指定する位置指定手段と、
前記位置指定手段によって指定したターゲットの位置の情報と所定の刺入角度とから刺入位置を算出する刺入位置算出手段と、
前記刺入位置算出手段が算出した刺入位置を表示する刺入位置表示手段とを有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記刺入位置表示手段が、前記刺入位置に光を照射して前記刺入位置を表示する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記刺入位置表示手段が、レーザ光を照射して前記刺入位置を表示する請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記刺入位置表示手段が、前記超音波探触子から前記刺入位置までの距離を数値で、前記画像表示手段に表示することにより、前記刺入位置を表示する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記超音波探触子に固定される板状の位置案内部材を有する請求項１〜４のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記超音波探触子に固定される板状の位置案内部材と、前記位置案内部材に移動可能に取り付けられ、穿刺を行なう際の刺入角度を表示する角度案内部材とを備える補助具を有し、前記刺入位置表示手段が前記位置案内部材上に光を照射して前記刺入位置を表示する請求項２または３に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記画像表示手段において、前記超音波画像を表示すると共に、前記位置指定手段が指定したターゲットの位置の情報と所定の刺入角度とから、穿刺を行なう際の穿刺針の刺入経路を算出して、ガイドラインを表示する請求項１〜６のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記所定の刺入角度を変更する角度調整手段を有する請求項１〜７のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記所定の刺入角度を１０〜２０°の範囲で適宜決定した角度とする請求項１〜８のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
前記位置指定手段が、入力指示に応じて、前記画像表示手段において表示された超音波画像上で、ターゲットの位置を指定するものである請求項１〜９のいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項１１】
前記位置指定手段が、前記超音波画像を解析して、ターゲットの位置を算出するものである請求項１〜９のいずれかに記載の超音波診断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−８１１３４（Ｐ２０１２−８１１３４Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３０７８４（Ｐ２０１０−２３０７８４）
【出願日】平成２２年１０月１３日（２０１０．１０．１３）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１３日（２０１０．１０．１３）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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