(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記位置対応関係特定部は、前記第一超音波画像と前記第二超音波画像とで、操作者によって被検体における同一位置が特定されると、前記位置対応関係の特定を行なうことを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図1に示す超音波診断装置1は、超音波プローブ2、送受信ビームフォーマ3、エコーデータ処理部4、表示制御部5、表示部6、操作部7、制御部8、記憶部9を備える。
【0011】
前記超音波プローブ2は、アレイ状に配置された複数の超音波振動子(図示省略)を有して構成され、この超音波振動子によって被検体に対して超音波を送信し、そのエコー信号を受信する。
【0012】
前記超音波プローブ2には、例えばホール素子で構成される前記磁気センサ10が設けられている。この磁気センサ10により、例えば磁気発生コイルで構成される磁気発生部11から発生する磁気が検出されるようになっている。前記磁気センサ10における検出信号は、前記表示制御部5へ入力されるようになっている。前記磁気センサ10における検出信号は、図示しないケーブルを介して前記表示制御部5へ入力されてもよいし、無線で前記表示制御部5へ入力されてもよい。前記磁気発生部11及び前記磁気センサ10は、後述のように前記超音波プローブ2の位置及び傾きを検出するために設けられている。
【0013】
前記送受信ビームフォーマ3は、前記超音波プローブ2から所定の走査条件で超音波を送信するための電気信号を、前記制御部8からの制御信号に基づいて前記超音波プローブ2に供給する。また、前記送受信ビームフォーマ3は、前記超音波プローブ2で受信したエコー信号について、A/D変換、整相加算処理等の信号処理を行ない、信号処理後のエコーデータを前記エコーデータ処理部4へ出力する。
【0014】
前記エコーデータ処理部4は、前記送受信ビームフォーマ3から出力されたエコーデータに対し、超音波画像を作成するための処理を行なう。例えば、前記エコーデータ処理部4は、対数圧縮処理、包絡線検波処理等のBモード処理を行ってBモードデータを作成する。
【0015】
前記表示制御部5は、
図2に示すように、位置算出部51、超音波画像データ作成部52、表示画像制御部53、計測対象設定部54、位置対応関係設定部55、インジケータ表示制御部56を有する。前記位置算出部51は、位置算出機能を実行する。具体的には、前記位置算出部51は、前記磁気センサ10からの磁気検出信号に基づいて、三次元空間において、前記磁気発生部11を原点とする座標系における前記超音波プローブ2の位置及び傾きの情報(以下、「プローブ位置情報」と云う)を算出する。さらに、前記位置算出部51は、前記プローブ位置情報に基づいてエコー信号の前記座標系における位置情報(超音波の送受信面の位置情報)を算出する。また、前記位置算出部51は、後述するように前記計測対象設定部54によって設定されたマーカー及び計測対象の位置を、前記エコー信号の位置情報を用いて特定する。前記位置算出部51及び前記磁気センサ10は、本発明における位置検出部の実施の形態の一例である。また、前記位置算出機能は、本発明における位置検出機能の実施の形態の一例である。
【0016】
前記超音波画像データ作成部52は、前記エコーデータ処理部4から入力されたデータを、スキャンコンバータ(Scan Converter)によって走査変換して超音波画像データを作成する。
【0017】
前記表示画像制御部53は、前記超音波画像データに基づく超音波画像UIを前記表示部6に表示させる(表示画像制御機能)。前記表示画像制御部53は、本発明における表示画像制御部の実施の形態の一例である。また、前記表示画像制御機能は、本発明における表示画像制御機能の実施の形態の一例である。
【0018】
前記計測対象設定部54は、前記操作部7における入力に基づいて、後述するように、超音波画像UIにマーカーや計測対象を設定する。前記計測対象設定部54は、本発明における計測対象設定部の実施の形態の一例である。
【0019】
前記インジケータ表示制御部56は、前記計測対象又は前記マーカーと、前記超音波プローブ2による超音波の送受信面(リアルタイムの超音波画像UIの断面)との前記三次元空間における距離を示すインジケータIn(
図10参照)を、前記表示部6に表示させる(インジケータ表示制御機能)。前記インジケータ表示制御部56は、本発明におけるインジケータ表示制御部の実施の形態の一例である。また、インジケータ表示制御機能は、本発明におけるインジケータ表示制御機能の実施の形態の一例である。
【0020】
前記表示部6は、LCD(Liquid Crystal Display)やCRT(Cathode Ray Tube)などである。前記操作部7は、操作者が指示や情報を入力するためのキーボード及びポインティングデバイス(図示省略)などを含んで構成されている。前記操作部7は、本発明における入力部の実施の形態の一例である。
【0021】
前記制御部8は、特に図示しないがCPU(Central Processing Unit)を有して構成される。この制御部8は、前記記憶部9に記憶された制御プログラムを読み出し、前記位置算出機能、前記表示画像制御機能、前記インジケータ表示制御機能を始めとする前記超音波診断装置1の各部における機能を実行させる。
【0022】
また、前記制御部8は、
図3に示す計測部81によって計測機能を実行する。詳細は後述する。前記計測部81は、本発明における計測値算出部の実施の形態の一例である。また、計測機能は本発明における計測値算出機能の実施の形態の一例である。
【0023】
さらに、前記制御部8は、記憶制御部82による記憶制御機能により、前記記憶部9への記憶機能を実行する。前記記憶制御機能は、本発明における記憶制御機能の実施の形態の一例である。
【0024】
前記記憶部9は、HDD(Hard Disk Drive:ハードディスクドライブ)や、RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)等の半導体メモリ(Memory)である。前記記憶部9には、前記制御プログラムの他、前記エコーデータ処理部4において得られたBモードデータなどのローデータ(raw data)が記憶されてもよい。また、前記記憶部9には、前記超音波画像データ作成部52において得られた超音波画像データが記憶されてもよい。前記記憶部9に記憶される前記ローデータ及び前記超音波画像データは、前記位置算出部51によって得られた位置情報とともに前記記憶部9に記憶される。
【0025】
さらに、前記記憶部9には、前記計測部81によって得られた計測値及び前記位置算出部51によって得られた前記マーカー及び前記計測対象の位置が記憶される。
【0026】
前記記憶部9への記憶制御機能は、前記記憶制御部82により実行される。
【0027】
さて、本例の超音波診断装置1を用いた計測を行なう場合の作用について説明する。本例では、初回の検査において計測が行われた計測対象の位置が記憶され、その計測対象について経時変化をモニタリングするため、再び計測を行なう。先ず、初回の検査における計測について、
図4のフローチャートに基づいて説明する。この初回の検査における計測時が、本発明において計測対象が設定された計測時の一例に該当する。
【0028】
先ず、ステップS1では、操作者は、前記超音波プローブ2を被検体の体表面に当接させて超音波の送受信を開始する。そして、前記表示画像制御部53は、
図5に示すように、エコー信号に基づいて作成されたリアルタイムの超音波画像UIを前記表示部6に表示させる。超音波画像UIは例えばBモード画像である。
【0029】
次に、ステップS2では、操作者は前記超音波プローブ2を動かして、腫瘤などの病変部Lを超音波画像UIに表示させる。そして、操作者は、前記操作部7を操作して、計測対象を設定する基準となるマーカーを超音波画像UIに設定する。例えば、
図6に示すように、操作者は超音波画像UIにおける前記病変部LにマーカーM1を設定する。マーカーM1は、本例では「×」印である。また、操作者は、病変部Lの測定結果と比較するために、病変部L以外の部分にも、マーカーM2を設定する。マーカーM2は、本例では「△」印である。前記マーカーM1,M2は、前記操作部7の入力に基づいて、前記計測対象設定部54によって設定される。
【0030】
前記記憶制御部82は、設定した前記マーカーM1,M2の位置を前記記憶部9に記憶する。ここで記憶される前記マーカーM1,M2の位置は、前記三次元空間において、前記磁気発生部11を原点とする座標系における位置である。前記マーカーM1,M2の位置は、前記位置算出部51によって、前記エコー信号の位置情報に基づいて特定された位置である。
【0031】
次に、ステップS3では、計測が行なわれる。本例では、被検体の生体組織の弾性率が計測される。弾性率の計測について具体的に説明する。操作者が、前記操作部7において計測モード開始の入力を行なうと、前記計測対象設定部54は、前記マーカーM1,M2が設定された部分を基準にして、
図7に示すように、計測対象の領域Rを設定する。計測対象の領域Rは、前記マーカーM1,M2のそれぞれに対して設定される(
図7では、計測対象の領域Rは一つのみ図示)。
【0032】
前記マーカーM1を基準にして設定される計測対象の領域Rを、計測領域X1とする。また、前記マーカーM2を基準にして設定される計測対象の領域Rを、計測領域X2とする。前記計測領域X1,X2は、本発明における計測対象の実施の形態の一例である。
【0033】
前記計測領域X1,X2は、本例では四角形状の領域であるが、形状はこれに限られるものではない。前記磁気発生部11を原点とする座標系における前記計測領域X1,X2の位置は、前記位置算出部51によって算出され、前記記憶部9に記憶されてもよい。
【0034】
計測対象の領域Rが設定されると、前記超音波プローブ2は、計測モードの超音波パルスを送信する。送信される超音波パルスには、
図7に示すように、プッシングパルスPPとせん断波の伝搬速度を計測するための計測用パルスDP(後述のように音線SL1,SL2のみ図示)とが含まれる。前記プッシングパルスPP及び前記計測用パルスDPは、計測領域X1,X2の各々に送信される。
【0035】
前記超音波プローブ2は、前記領域Rを焦点とするプッシングパルスPPを送信する。また、前記超音波プローブ2は、前記プッシングパルスPPの近傍の音線SL1、SL2上に、前記計測用パルスDP(
図7では音線のみ図示)を送信する。
【0036】
前記計測部81は、前記プッシングパルスによって生体組織が振動して生じたせん断波の伝搬速度を前記計測領域X1,X2について算出する。具体的には、前記計測部81は、前記超音波プローブ2によって受信された計測用パルスDPのエコー信号に基づいて前記伝搬速度Vを算出する。前記計測部81は、二音線分の計測用パルスDPのエコー信号に基づいて、せん断波の伝搬速度を算出する。
【0037】
前記計測部81は、前記計測領域X1,X2について、せん断波の伝搬速度に基づいて、弾性率を算出する。ここで、せん断波の伝搬速度と弾性率との間には相関関係がある。具体的には、生体組織の弾性率が小さいほど(軟らかいほど)、せん断波の伝搬速度は大きくなる。一方、生体組織の弾性率が大きいほど(硬いほど)、せん断波の伝搬速度は小さくなる。従って、上述のように、せん断波の伝搬速度に基づいて、弾性率を算出することができる。
【0038】
算出された弾性率は、前記記憶部9に記憶される。また、弾性率は前記表示部6に表示されてもよい。
【0039】
操作者は、初回の検査において、計測領域X1,X2を含む断面以外にも、後述の位置合わせ処理を行なうために必要な断面を含む被検体の三次元領域について、前記超音波プローブ2によって超音波の送受信を行なう。位置合わせ処理を行なうために必要な断面は、例えば血管の分岐部分など特徴的な部分を含む断面である。
【0040】
前記被検体の三次元領域から得られたエコー信号に基づいて、前記エコーデータ処理部4が作成したローデータ及び前記超音波画像データ作成部52が作成した超音波画像データの少なくとも一方が、前記記憶部9に記憶される。ここで記憶されるデータは、ボリュームデータである。このボリュームデータは、前記位置算出部51によって得られた位置情報とともに前記記憶部9に記憶される。
【0041】
次に、前記計測領域X1,X2について経時変化をモニタリングするため、再び計測を行なう場合の処理について説明する。再計測時、すなわち二回目以降の計測時(計測対象が設定された計測時とは異なる計測時)においては、リアルタイムの超音波画像が表示される。また、リアルタイムの超音波画像の断面と被検体において同一断面が、初回検査時において記憶されたボリュームデータにおいて特定され、このボリュームデータに基づく超音波画像が表示される。具体的な処理について、
図8のフローチャートに基づいて説明する。
【0042】
先ず、ステップS11では、操作者は、前記超音波プローブ2によって超音波の送受信を開始する。前記表示画像制御部53は、得られたエコー信号から作成された超音波画像データに基づいて、リアルタイムの超音波画像UI1を表示させる。また、前記表示画像制御部53は、前記記憶部9に記憶されたボリュームデータに基づいて参照超音波画像UI2を表示させる。前記表示画像制御部53は、
図9に示すように、前記超音波画像UI1及び前記参照超音波画像UI2を前記表示部6に並べて表示させる。
【0043】
ここで、前回の検査の時とは、前記磁気発生部11の位置及び被検体の位置の少なくともいずれか一方が変わっている場合がある。この場合、被検体の同一位置の座標が、リアルタイムの前記超音波画像UI1の座標系と前記参照超音波画像UI2の座標系とで異なる。従って、ステップS12では、リアルタイムの前記超音波画像UI1の座標系と前記参照超音波画像UI2の座標系とで位置対応情報を特定するための位置合わせ処理を行なう。
【0044】
具体的には、操作者は前記表示部6に表示された前記超音波画像UI1と前記参照超音波画像UI2とを見比べながら、いずれか一方又は両方の画像の断面を移動させ、同一断面の超音波画像UI1と参照超音波画像UI2とを表示させる。前記超音波画像UIの断面の移動は、前記超音波プローブ2の位置を変えることによって行なう。また、前記参照超音波画像UI2の断面の移動は、前記操作部7を操作して断面を変更する指示を入力することにより行なう。
【0045】
操作者は、同一断面の超音波画像UI1及び参照超音波画像UI2として、血管の分岐部分など特徴的な部分を含む断面についての画像を表示させる。操作者は、同一断面についての超音波画像UI1及び参照超音波画像UI2が表示されると、前記操作部7のトラックボール等を用いて、前記超音波画像UI1において、特徴的な部分など任意の点を指定する。また、操作者は前記超音波画像UI1において指定された点と同一位置と思われる点を前記参照超音波画像UI2においても指定する。操作者は、このような点の指定を複数点について行なう。
【0046】
ここで、前記参照超音波画像UI2のデータは位置情報を有している。また、前記超音波画像UI1のデータの位置情報は、前記位置算出部51によって得られる。従って、上述のように前記超音波画像UI1と前記参照超音波画像UI2とで同一位置と思われる点が指定されると、前記位置対応関係特定部55は、これら超音波画像UI1の座標系と参照超音波画像UI2の座標系との座標変換式を求め、位置対応関係を特定する。これにより、前記超音波画像UI1における座標と前記参照超音波画像UI2における座標との位置対応関係が特定される。以上により位置合わせ処理が完了し、前記超音波プローブ2を動かすと、それに追従するようにして、リアルタイムの超音波画像UI1と同一断面の参照超音波画像UI2が表示される。
【0047】
ちなみに、前記超音波画像UI1は、本発明における第一超音波画像の実施の形態の一例である。また、前記超音波画像UI2は、本発明における第二超音波画像の実施の形態の一例である。
【0048】
前記ステップS12における位置合わせ処理が完了すると、ステップS13では、前記表示画像制御部53は、リアルタイムの超音波画像UI1とともに、前記位置算出部51で算出されたエコー信号の位置に対応する断面についての参照超音波画像UI2を表示させる。ここで表示される超音波画像UI1及び参照超音波画像UI2は、被検体における同一断面の画像である
【0049】
また、このステップS13では、前記インジケータ表示制御部56は、
図10に示すように、前記超音波画像UI1にインジケータInを表示させる。前記インジケータInは、前記超音波画像UI1において、前記マーカーM1,M2の位置に表示される。このインジケータInは、前記超音波プローブ2による超音波の送受信面(リアルタイムの超音波画像UI1の断面)と、計測領域X1,X2との前記三次元空間における距離dを示す。本例では、前記インジケータInは、前記距離dに応じた面積を有する四角形である。
【0050】
前記インジケータ表示制御部56は、前記記憶部9に記憶された前記計測領域X1,X2の位置情報(座標)を、前記超音波画像UI1の座標系に座標変換し、前記位置算出部51によって位置が算出される超音波の送受信面との前記距離dを算出する。前記インジケータ表示制御部56は、前記超音波プローブ2による超音波の送受信面を、前記参照超音波画像UI2の座標系に座標変換して前記距離dを算出してもよい。
【0051】
前記インジケータ表示制御部56は、前記超音波プローブ2による超音波の送受信面と、前記マーカーM1,M2との距離を算出してこの距離を示す前記インジケータInを表示させてもよい。この場合、前記インジケータ表示制御部56は、前記マーカーM1,M2を、前記超音波画像UI1の座標系に座標変換して前記距離dを算出してもよい。
【0052】
なお、本発明における「計測対象の位置」には、計測対象を設定する基準となるマーカーM1,M2の位置も含まれる。
【0053】
次に、ステップS14では、操作者は、前記超音波プローブ2を動かして、前記計測領域X1,X2を含む断面の超音波画像UI1及び参照超音波画像UI2を表示させる。具体的には、操作者は、前記インジケータInを見ながら、四角形が小さくなるように前記超音波プローブ2を動かす。前記距離dが零になると、前記インジケータInは、
図11に示すように、前記マーカーM1,M2になり、前記計測領域X1,X2を含む断面の超音波画像UI1及び参照超音波画像UI2が表示される。
【0054】
次に、ステップS15では、上述のステップS3と同様にして、前記計測領域X1,X2について計測を行なう。ただし、このステップS15における計測では、前記計測部81は、前記記憶部9に記憶された前記計測領域X1,X2の位置情報を、前記超音波画像UI1の座標系に座標変換する。そして、座標変換後の位置を、計測対象の位置として、計測を行なう。
【0055】
二回目以降の計測は、前記ステップS11〜S15に従って行われる。得られた計測値は、前記記憶部9に記憶される。
【0056】
前記表示画像制御部53は、前記記憶部9に記憶された複数の計測値を、
図12に示すようにグラフGとして前記表示部6(
図12においては図示省略)に表示させる。前記グラフGにおいて、横軸は日付(計測日)、縦軸は弾性率(計測値)を示している。
【0057】
前記グラフGにおいて、「×」印のグラフG1は、前記計測領域X1の計測値を示す。また、「△」印のグラフG2は、前記計測領域X2の計測値を示す。
【0058】
ただし、前記複数の計測値は、グラフとして表示される場合に限られるものではない。例えば、グラフの代わりに、計測値を示す数値と日付とを含む表が表示されてもよい。
【0059】
以上説明した本例によれば、二回目以降の計測においては、前記インジケータInによって、計測領域X1,X2を容易に見つけることができる。また、二回目以降の計測においては、前記計測領域X1,X2の位置が記憶されているので、操作者が前記計測領域X1,X2を指定することなく計測を行なうことができる。従って、被検体の同一部分について計測を行なう操作者の負担を軽減することができる。
【0060】
また、一回目の計測(計測対象が設定された計測時)において指定された計測領域X1,X2の位置が記憶され、その位置について、二回目以降の計測(計測対象が設定された計測時とは異なる計測時)が行われるので、正確な位置が特定された計測による計測値のモニタリングを行なうことができる。また、操作者が計測対象を探す必要もない。
【0061】
さらに、上述のようにして正確な位置が特定された計測による計測値が複数記憶されて、それらを表示することもできるので、正確な位置が特定された計測対象の経時変化を知ることができる。
【0062】
以上、本発明を前記実施形態によって説明したが、本発明はその主旨を変更しない範囲で種々変更実施可能なことはもちろんである。例えば、計測領域X1,X2が記憶されずに、前記マーカーM1,M2の位置のみが記憶されてもよい。この場合には、経時変化をモニタリングするための二回目以降の計測においては、前記マーカーM1,M2を基準にして、前記計測領域X1,X2が再度設定される。
【0063】
また、上述の実施形態においては、生体組織の硬さを計測する場合を例に挙げて説明したが、本発明は、これ以外の計測にも適用することができる。例えば、本発明は、超音波画像において、腫瘤などの観察対象の大きさを計測する場合にも同様に適用することができる。この場合、前記計測部81は、前記計測対象設定部54による画像処理によって腫瘤の範囲を特定し、計測を行なってもよい。画像処理による腫瘤の範囲の特定は、操作者がマーカーを設定し、その位置を基準にして行われてもよい。また、画像処理によらずに、操作者が腫瘤の範囲を前記操作部7によって指定し、計測が行われてもよい。