JP2009261520A - 超音波撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フォーカスポイント等の体内位置情報と、断層画像が示す実際の体内位置とを、簡易に一致させることができる超音波撮像装置を実現する。
【解決手段】深度スケール６２の長さおよびフォーカスポイント６３の位置を、局所音速情報入力手段４９から入力された撮像領域の局所音速情報に基づいて補正し、断層画像６１の体内位置を正確に反映する新たな深度スケール６７の長さおよびフォーカスポイント６８の位置を示し、オペレータは、断層画像６１の深さ方向の位置および焦点深度を正確に知ることができ、的確で容易な焦点深度の設定等を行うことを実現させる。
【選択図】図６

Description

この発明は、断層画像情報と共にこの断層画像情報の被検体内の位置を示す体内位置情報を表示する超音波撮像装置に関する。

近年、超音波撮像装置は、被検体内の様々な部位の撮像に用いられている。例えば、脳に関しては神経外科、心臓に関しては循環器、腹部では消化器等の分野で、有用な診断情報が取得されている。

超音波撮像装置により取得された断層画像情報は、表示部にリアルタイム（ｒｅａｌ ｔｉｍｅ）に表示される。オペレータ（ｏｐｅｒａｔｏｒ）は、表示された断層画像を、例えば被検体が横臥するベッドサイド（ｂｅｄ ｓｉｄｅ）で観察する。

超音波撮像装置は、断層画像情報を表示する際に、断層画像情報の被検体内での位置を示すフォーカスポイント（ｆｏｃｕｓ ｐｏｉｎｔ）あるいは深度スケール（ｓｃａｌｅ）といった体内位置情報も同時に表示する。これにより、オペレータは、断層画像が示す被検体内の位置を、正確に把握し、的確な焦点深度の設定等を行うことができる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１９５０９１号公報、（第1頁、第１図）

しかしながら、上記背景技術によれば、撮像部位により、フォーカスポイント等の体内位置情報は、実際とは異なったものとなる。すなわち、被検体中の音速は、撮像部位により若干異なったものとなっており、この影響により実際に所定深度まで超音波が往復する時間は、被検体内の標準音速情報を用いた場合の往復する時間とは、異なったものとなる。

特に、フォーカスポイントは、オペレータが実際に観察する断層画像の電子フォーカス位置とは異なった位置を指し示す場合があり、また深度スケールも、オペレータが実際に観察する断層画像の深さ方向の位置と異なる場合がある。これらのことは、オペレータによる焦点深度の設定を、手間がかかり確度の低いものにする要因となっている。

なお、超音波撮像装置は、装置に記憶され、深度スケールおよびフォーカスポイントを算出する際の基になる標準音速情報を、被検体の撮像部位ごとに異なる局所音速情報に置き換えることもできる。これにより、上述した不一致は、解消されるものの、標準音速情報は、同時に様々な安全指数の算出の基礎になるものでもあるので、標準音速情報の値の変更は、品質および安全上好ましいことではない。

この発明は、上述した背景技術による課題を解決するためになされたものであり、フォーカスポイント等の体内位置情報と、断層画像が示す実際の体内位置とを、簡易に一致させることができる超音波撮像装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、第１の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、被検体の断層画像および前記被検体内の標準音速情報を用いて求められた、前記断層画像の前記被検体内での位置を示す体内位置情報を表示する表示部と、前記断層画像の撮像領域における局所音速情報を入力する局所音速情報入力手段と、前記局所音速情報に基づいて、前記体内位置情報の表示位置を補正する体内位置情報補正手段とを備える。

この第１の観点による発明では、局所音速情報入力手段により、被検体の撮像領域の局所音速情報を入力し、この局所音速情報に基づいて、体内位置情報の表示位置を補正するする。

また、第２の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１の観点に記載の超音波撮像装置において、前記体内位置情報が、前記断層画像の断層画像情報を取得する際に行われる電子フォーカスの焦点深度位置を示すフォーカスポイントを含むことを特徴とする。

この第２の観点の発明では、フォーカスポイントの表示位置を補正する。

また、第３の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第２の観点に記載の超音波撮像装置において、前記体内位置情報補正手段が、前記フォーカスポイントの深度方向の位置を、前記断層画像が有する電子フォーカスの深度方向の焦点位置に一致させることを特徴とする。

この第３の観点の発明では、フォーカスポイントを、実際の断層画像の焦点位置に一致させる。

また、第４の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１から３の観点のいずれか１つに記載の超音波撮像装置において、前記体内位置情報が、前記断層画像の深度方向の深さを示す深度スケールを含むことを特徴とする。

この第４の観点の発明では、深度スケールの表示位置を補正する。

また、第５の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第４の観点に記載の超音波撮像装置において、前記体内位置情報補正手段が、前記深度スケールの深度方向の位置および長さを、前記断層画像が有する深度方向の位置および長さに一致させることを特徴とする。

この第５の観点の発明では、深度スケールを、実際の断層画像の位置および長さに一致させる。

また、第６の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１から５の観点のいずれか１つに記載の超音波撮像装置において、前記局所音速情報入力手段が、前記局所音速情報を数値で入力するボリュームを備えることを特徴とする。

この第６の観点の発明では、ボリュームにより、音速情報が、容易に入力される。

また、第７の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１から５の観点のいずれか１つに記載の超音波撮像装置において、前記局所音速情報入力手段が、前記被検体の撮像部位情報を入力する撮像部位入力手段を備えることを特徴とする。

また、第８の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第７の観点に記載の超音波撮像装置において、前記体内位置情報補正手段が、前記撮像部位情報に基づいて、前記局所音速情報を求めることを特徴とする。

この第８の観点の発明では、撮像部位情報により、簡易に局所音速情報を入力する。

本発明によれば、オペレータは、フォーカスポイント等の体内位置情報を、簡易に表示された断層画像が実際に示す位置と一致させ、目的とする位置を正確に把握し、ひいては容易に目的とする焦点深度の設定等を行うことができる。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる超音波撮像装置を実施するための最良の形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。

まず、本実施の形態にかかる超音波撮像装置の全体構成について説明する。図１は、本実施の形態にかかる超音波撮像装置１００の全体構成を示すブロック（ｂｌｏｃｋ）図である。この超音波撮像装置は、超音波プローブ（ｐｒｏｂｅ）１０、画像取得部１０２、画像メモリ（ｍｅｍｏｒｙ）部１０４、画像表示制御部１０５、表示部１０６、入力部１０７および制御部１０８を含む。

超音波プローブ１０は、超音波を送受信するための部分、つまり被検体２の撮像断面に超音波を照射し、被検体２の内部からその都度反射された超音波エコー（ｅｃｈｏ）を、時系列的な音線として受信する。一方、超音波プローブ１０は、超音波の照射方向を順次切り替えながら電子走査を行う。

画像取得部１０２は、送受信部、Ｂモード（ｍｏｄｅ）処理部、ドップラ（ｄｏｐｐｌｅｒ）処理部等を含む。送受信部は、超音波プローブ１０と同軸ケーブル（ｃａｂｌｅ）により接続されており、超音波プローブ１０の圧電素子を駆動するための電気信号を発生する。送受信部は、受信した反射超音波エコー信号の初段増幅も行う。

Ｂモード処理部は、送受信部で増幅された反射超音波エコー信号からＢモード画像をリアルタイムで生成する処理を行う。ドップラ処理部は、送受信部で増幅された反射超音波エコー信号から位相変化情報を抽出し、リアルタイムで、周波数偏移の平均周波数値である平均速度、パワー（ｐｏｗｅｒ）値および分散といった、血流情報を算出する。

画像メモリ部１０４は、大容量メモリからなり、Ｂモード等の断層画像情報および時間変化する一連の断層画像情報であるシネ（ｃｉｎｅ）画像情報等を保存する。

画像表示制御部１０５は、Ｂモード処理部で生成されたＢモード画像情報およびドップラ処理部で生成された血流情報画像等の表示フレームレート（ｆｒａｍｅ ｒａｔｅ）変換、画像表示の形状や位置制御、並びに、断層画像の被検体２内における体内位置情報等の付帯情報の表示制御を行う。

表示部１０６は、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）あるいはＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等からなり、Ｂモード画像あるいはドップラ画像等の断層画像情報の表示および付帯情報の表示を行う。

入力部１０７は、キーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）等からなり、オペレータにより、操作情報が入力される。入力部１０７は、例えば、Ｂモードによる表示あるいはドップラ処理の表示を選択するための操作情報、ドップラ処理を行うドップラ撮像領域の設定を行う。入力部１０７は、撮像領域の局所音速情報の入力も行う。

制御部１０８は、入力部１０７から入力された操作情報および予め記憶したプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）やデータ（ｄａｔａ）に基づいて、上述した超音波プローブを含む超音波撮像装置各部の動作を制御する。

図２は、入力部１０７の操作パネル（ｐａｎｅｌ）の一例を示す図である。入力部１０７は、キーボード４０、ＴＧＣ（Ｔｉｍｅ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）４１およびニューペイシェントキー（Ｎｅｗ Ｐａｔｉｅｎｔ Ｋｅｙ）等を含む患者指定部４２、ポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）であるトラックボール（ｔｒａｃｋ ｂａｌｌ）、ＲＯＩ設定等を含む計測入力部４３、並びに、撮像領域の局所的な音速を入力する局所音速情報入力手段４９を含む。

キーボード４０は、文字情報あるいは数値情報を入力する場合に用いられ、例えば被検体２の氏名、ＩＤＮｏ．（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｎｏ．）等の入力に用いられる。ＴＧＣ４１は、深さ方向の受信超音波信号の利得を調整する。患者指定部４２は、新たな患者による撮像を行うごとに入力が行われる。この入力により、被検体２の氏名またはＩＤＮｏ．と関連付けて、検査情報を格納するメモリ領域が確保される。計測入力部４３は、ＲＯＩの設定、ＲＯＩ面積の計測およびＲＯＩ内画素値を用いた計測等を、トラックボール等を用いて行う。

局所音速情報入力手段４９は、被検体２内部の撮像領域における局所音速情報を入力する。局所音速情報入力手段４９は、例えば、撮像部位入力手段であるボタン（ｂｕｔｔｏｎ）４５〜４７およびボリューム（ｖｏｌｕｍｅ）４８を含む。ボタン４５は、撮像領域の名称がＡの場合に選択され、このボタンが押されることにより、この撮像領域の局所音速情報が制御部１０８に入力される。また、ボタン４６およびボタン４７が選択される場合も同様である。ボリューム４８は、撮像領域の局所音速情報を、手動により数値入力する回転式のボリュームである。

図３は、画像表示制御部１０５および制御部１０８の詳細な構成を示すブロック図である。画像表示制御部１０５は、画像表示手段３１および体内位置情報表示手段３２を含み、制御部１０８は、画像取得制御手段３３および体内位置情報補正手段３５を含む。

画像表示手段３１は、画像取得部１０２または画像メモリ部１０４から出力された断層画像情報を、表示部１０６の表示画面上の所定位置に所定の大きさおよび形状で表示する。体内位置情報表示手段３２は、表示画面上に表示された断層画像の横に、断層画像の被検体２内における位置を示す体内位置情報を表示する。

図４は、表示部１０６に表示された断層画像２１、並びに、体内位置情報である深度スケール２２およびフォーカスポイント２３を示す説明図である。断層画像２１は、概ね画面の中央部に配置され、その右横に深度スケール２２およびフォーカスポイント２３が配置される。断層画像２１は、図面上部に深度の浅い領域が図示され、図面下部に深度の深い領域が図示されている。ここで、断層画像２１は、超音波の送信時から時間ｔだけ遅れて取得された反射超音波エコーを、超音波プローブ１０の表面から、

ｌ＝（ｖｔ）／２――――――（２）
の深度方向位置に表示する。ここで、ｖは、ＪＩＳ規格で定められた被検体中の標準音速（１５３０ｍ／ｓｅｃ）の情報である。

深度スケール２２は、断層画像２１の深度方向における深さをＣＭ単位で現したものであり、超音波プローブ１０の被検体２との接触面、コンベックス（ｃｏｎｖｅｘ）型の探触子では接触面の中央部分を、基点として深さ方向に伸びるスケールである。

フォーカスポイント２３は、断層画像２１を取得する際に設定された電子フォーカスの焦点深度位置を示すポインタ（ｐｏｉｎｔｅｒ）である。なお、断層画像２１中に示された破線は、電子走査方向中央部の送信ビーム２６を模式的に示している。この破線は、深度方向における所定強度の音場の分布を示している。送信ビーム２６は、深度方向のフォーカスポイント２３の位置において、横方向の音場分布が最も狭くなり、フォーカスの合った最も高い分解能を示すことを例示している。

なお、被検体２の内部の音速は、場所により若干異なる。例えば、乳房は、標準音速よりも遅い音速を有する。この場合、断層画像２１の焦点深度位置とフォーカスポイント２３の深度方向の位置は、一致しなくなる。

画像取得制御手段３３は、入力部１０７から入力された走査モード、深度方向の撮像範囲、焦点深度等の情報に基づいて、画像取得部１０２に制御信号を送信し、断層画像情報の取得を制御する。例えば、画像取得制御手段３３は、入力された焦点深度の情報を画像取得部１０２に送信し、画像取得部１０２は、送信された焦点深度の情報に基づいて、送信ビーム２６を発生させる際の遅延時間を算出し、送受信信号を遅延させるビームフォーマー（ｂｅａｍ ｆｏｒｍｅｒ）に設定する。

なお、画像取得部１０２で算出される遅延時間τは、超音波プローブ１０内部の圧電素子と被検体２との間にある、ゴムレンズ（ｇｕｍ ｌｅｎｓ）、また超音波プローブ１０がコンベックス型の探触子である場合には、圧電素子の配列方向に生じる曲率半径等も考慮し、

τ＝ｆ（Ｆ、ｖ、ｄ、Ｒ、ＬＴ、ＬＶ、ｍ、） （１）
と言った関数ｆの式（１）で現せる。ここで、Ｆは焦点深度、ｖはＪＩＳ規格で定められた被検体中の標準音速、ｄは圧電素子の配列方向のアレイピッチ、Ｒはコンベックス型の探触子である場合のコンベックス部分の曲率半径、ＬＴはゴムレンズの厚さ、ＬＶはゴムレンズ中の音速、ｍは開口幅内に存在する圧電素子の数である。

体内位置情報補正手段３５は、入力部１０７から入力される撮像部位の局所音速情報に基づいて、深度スケール２２およびフォーカスポイント２３の表示位置を補正する。この補正では、局所音速情報入力手段４９のボタン４５〜４７あるいはボリューム４８から入力される撮像部位情報または具体的な局所音速情報の音速を用いて、補正値を求める。

体内位置情報補正手段３５は、撮像部位ごとの局所音速情報を有しており、ボタン４５〜４７を用いて入力された撮像部位情報から、撮像部位の局所音速情報を求める。

体内位置情報補正手段３５は、入力された局所音速をｖｂとすると、深度スケール２２の深さｌの位置は、

ｌｂ＝（ｖ／ｖｂ）×ｌ （２）
のｌｂの位置に移動する。

また、体内位置情報補正手段３５は、フォーカスポイント２３を、

Ｆｂ＝（ｖ／ｖｂ）×Ｆ （３）
の式で求められる、補正された深度スケール２２上の深さＦｂの位置に移動する。

次に、制御部１０８および画像表示制御部１０５の動作について、図５を用いて概要を説明する。図５は、制御部１０８および画像表示制御部１０５の動作を示すフローチャートである。まず、オペレータは、入力部１０７から撮像条件を入力する（ステップＳ５０１）。この撮像条件は、深さ方向の撮像範囲、電子フォーカスの焦点深度等を含む。

その後、オペレータは、超音波プローブ１０を、例えば被検体２の乳房等に密着させて撮像を行い、取得した断層画像情報を表示部１０６に表示する（ステップＳ５０２）。図６（Ａ）は、表示された乳房の断層画像情報の断層画像６１を模式的に示した説明図である。断層画像６１には、超音波プローブ１０の中央部における送信ビーム６６のビームパターン（ｂｅａｍ ｐａｔｔｅｒｎ）が図示されている。乳房中の局所音速は、被検体２の標準音速よりも遅くなる。従って、送信ビーム６６のビームパターンが走査方向に最も狭くなる深さ方向の位置は、フォーカスポイント６３で示された位置よりも、深い位置となる。また、断層画像６１に実際に示される体内位置は、深度スケール６２で示される深さ方向の位置よりも浅い位置となる。

その後、オペレータは、目視により、フォーカスポイント６３の位置と断層画像６１の焦点深度が一致するかどうかを判定する（ステップＳ５０３）。そして、オペレータは、フォーカスポイント６３の位置と断層画像６１の焦点深度が一致しない場合には（ステップＳ５０３否定）、フォーカスポイント６３を用いて、目的とする部位と焦点深度を一致させることが容易でない。そこで、オペレータは、操作パネルの局所音速情報入力手段４９から撮像領域、この例では乳房の局所音速情報を入力する（ステップＳ５０４）。そして、制御部１０８の体内位置情報補正手段３５は、入力された局所音速情報および上述した式（２）および（３）を用いて、表示部１０６の深度スケール６２の長さおよびフォーカスポイント６３の位置を補正し（ステップＳ５０５）、再度ステップＳ５０３の判定を行う。

図６（Ｂ）は、補正された深度スケール６７およびフォーカスポイント６８を示す説明図である。図６（Ｂ）の断層画像６１および送信ビーム６６は、図６（Ａ）に示したものと同様である。深度スケール６７は、式（２）に基づいて図６（Ａ）に示した深度スケール６２を深さ方向に伸張したものである。また、フォーカスポイント６８は、同様に式（３）に基づいて、深さ方向に移動したものである。ここで、断層画像６１に示された画像の深さ方向の位置は、深度スケール６７に示される深さと一致したものとなり、フォーカスポイント６８の位置は、送信ビーム６６の走査方向の幅が最も小さくなる、焦点深度の位置と一致したものとなる。なお、断層画像６１の深度方向における実際の撮像範囲は、局所音速が標準音速より遅いので、設定値よりも小さいものとなる。

また、オペレータは、目視により、フォーカスポイント６３の位置と断層画像６１の焦点深度が一致していると判断した場合には（ステップＳ５０３肯定）、フォーカスポイント６３の位置を判断基準にして、見たい撮像部位と電子フォーカスの焦点深度を一致させる（ステップＳ５０６）。

その後、オペレータは、この焦点深度位置で診断を行う断層画像情報の撮像を行い（ステップＳ５０７）、本処理を終了する。

なお、局所音速情報入力手段４９から入力された局所音速情報を、予め制御部１０８に読み込まれている標準音速情報の代わりに用いることにより、同様に、深度スケールおよびフォーカスポイントの位置を、断層画像が示す実際の位置と一致させることもできる。しかし、この場合には、被検体２中の音速が標準音速値であるとして決定された安全規格の基準値に、異なった値を用いる必要がある等のことが生じ、装置の品質および安全上好ましいものではない。

上述してきたように、本実施の形態では、深度スケール６２の長さおよびフォーカスポイント６３の位置を、局所音速情報入力手段４９から入力された撮像領域の局所音速に基づいて補正し、断層画像６１の体内位置を正確に反映する新たな深度スケール６７の長さおよびフォーカスポイント６８の位置を示し、オペレータは、断層画像６１の深さ方向の位置および焦点深度を正確に知ることができ、的確で容易な焦点深度の設定等を行うことができる。

また、本実施の形態では、体内位置情報として、深度スケール６２およびフォーカスポイント６３の補正を行ったが、パルスドップラを行う際に、表示部１０６の画面上に設定されるデータのサンプルポジション（ｓａｎｐｌｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）の位置情報等を、同様に補正し、正確なものとすることもできる。

また、本実施の形態では、断層画像２１および６１は、撮像領域の実際の大きさに合わせたものとしたが、所定の倍率で拡大あるいは縮小される場合には、深度スケールおよびフォーカスポイントも同様に拡大あるいは縮小される。

また、本実施の形態では、局所音速情報入力手段４９から入力される局所音速情報は、被検体２内の撮像領域における局所音速であるとしたが、乳房等の撮像において、超音波プローブ１０と被検体２の間に音響カップラ（ｃｏｕｐｌｅｒ）が装着される場合には、音響カップラ内の音速を入力することもできる。

超音波撮像装置の全体構成を示すブロック図である。 実施の形態にかかる入力部の操作パネルを示す外観図である。 実施の形態にかかる画像表示制御部および制御部の構成を示すブロック図である。 実施の形態にかかる表示部の一例を示す説明図である。 実施の形態にかかる制御部および画像表示制御部の動作を示すフローチャートである。 実施の形態にかかる表示部の変化を示す説明図である。

符号の説明

２ 被検体
１０ 超音波プローブ
２１、６１ 断層画像
２２、６２、６７ 深度スケール
２３、６３、６８ フォーカスポイント
２６、６６ 送信ビーム
３１ 画像表示手段
３２ 体内位置情報表示手段
３３ 画像取得制御手段
３５ 体内位置情報補正手段
４０ キーボード
４１ 断層画像
４２ 患者指定部
４３ 計測入力部
４５〜４７ ボタン
４８ ボリューム
４９ 局所音速情報入力手段
１００ 超音波撮像装置
１０２ 画像取得部
１０４ 画像メモリ部
１０５ 画像表示制御部
１０６ 表示部
１０７ 入力部
１０８ 制御部

Claims (8)

1. 被検体の断層画像および前記被検体内の標準音速情報を用いて求められた、前記断層画像の前記被検体内での位置を示す体内位置情報を表示する表示部と、
   前記断層画像の撮像領域における局所音速情報を入力する局所音速情報入力手段と、
   前記局所音速情報に基づいて、前記体内位置情報の表示位置を補正する体内位置情報補正手段とを備える超音波撮像装置。
2. 前記体内位置情報は、前記断層画像の断層画像情報を取得する際に行われる電子フォーカスの焦点深度位置を示すフォーカスポイントを含むことを特徴とする請求項１に記載の超音波撮像装置。
3. 前記体内位置情報補正手段は、前記フォーカスポイントの深度方向の位置を、前記断層画像が有する電子フォーカスの深度方向の焦点位置に一致させることを特徴とする請求項２に記載の超音波撮像装置。
4. 前記体内位置情報は、前記断層画像の深度方向の深さを示す深度スケールを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の超音波撮像装置。
5. 前記体内位置情報補正手段は、前記深度スケールの深度方向の位置および長さを、前記断層画像が有する深度方向の位置および長さに一致させることを特徴とする請求項４に記載の超音波撮像装置。
6. 前記局所音速情報入力手段は、前記局所音速情報を数値で入力するボリュームを備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の超音波撮像装置。
7. 前記局所音速情報入力手段は、前記被検体の撮像部位情報を入力する撮像部位入力手段を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の超音波撮像装置。
8. 前記体内位置情報補正手段は、前記撮像部位情報に基づいて、前記局所音速情報を求めることを特徴とする請求項７に記載の超音波撮像装置。

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