JP2010233609A - 超音波診断装置及び接触状態判断方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】超音波プローブの診断部位に対する傾斜などの接触状態を計測することができ、診断能力を低下させずに高品質なエコー画像を得ることのできる超音波診断装置及び接触状態判断方法を提供すること。
【解決手段】この超音波診断装置は、接触面から診断部位に対して超音波を送信すると共に診断部位からの超音波エコーを受信する超音波診断用の超音波プローブと、超音波エコーに基づき診断部位の超音波エコー画像を生成する画像生成部と、生成された超音波エコー画像を表示する表示部と、を有する超音波診断装置であって、超音波診断装置が、更に、接触面上の第1位置における診断部位に対する第1接触圧を計測する第1圧力計測手段と、接触面上の第1位置と異なる第2位置における診断部位に対する第2接触圧を計測する第2圧力計測手段と、第1接触圧と第2接触圧との圧力差分が所定範囲内でない場合に異常を判断する異常判断手段と、を有する。
【選択図】図16
【解決手段】この超音波診断装置は、接触面から診断部位に対して超音波を送信すると共に診断部位からの超音波エコーを受信する超音波診断用の超音波プローブと、超音波エコーに基づき診断部位の超音波エコー画像を生成する画像生成部と、生成された超音波エコー画像を表示する表示部と、を有する超音波診断装置であって、超音波診断装置が、更に、接触面上の第1位置における診断部位に対する第1接触圧を計測する第1圧力計測手段と、接触面上の第1位置と異なる第2位置における診断部位に対する第2接触圧を計測する第2圧力計測手段と、第1接触圧と第2接触圧との圧力差分が所定範囲内でない場合に異常を判断する異常判断手段と、を有する。
【選択図】図16
Description
本発明は、超音波診断装置及び接触状態判断方法に係り、特に、被検者の診断部位に接触する超音波プローブに圧力計測手段を設けて、診断部位との接触状態を計測し得る超音波診断装置に関する。
医療分野においては、被検体(被検者)の内部を観察して診断を行うために、様々な撮像技術が開発されている。特に、超音波を送受信することによって被検体の内部情報を取得する超音波撮像は、リアルタイムで画像観察を行うことができる上に、X線写真やRI(radio isotope)シンチレーションカメラ等の他の医用画像技術と異なり、放射線による被曝がない。そのため、超音波撮像は、安全性の高い撮像技術として、産科領域における胎児診断の他、婦人科系、循環器系、消化器系等を含む幅広い領域において利用されている。
超音波撮像の原理は、次のようなものである。超音波は、被検体内における構造物の境界のように、音響インピーダンスが異なる領域の境界において反射される。そこで、超音波ビームを人体等の被検体内に送信し、被検体内において生じた超音波エコーを受信して、超音波エコーが生じた反射位置や反射強度を求めることにより、被検体内に存在する構造物(例えば、内臓や病変組織等)の輪郭を抽出することができる。
このような超音波診断装置においては、超音波プローブを被検体(患者)の診断部位に直接接触して患者に超音波を発すると共にその超音波エコーを受信する。超音波エコーの受信レベルは、超音波プローブと診断部位との接触状態に依存する。すなわち、超音波プローブと診断部位との接触状態が良好でないと、良好な超音波エコーを得ることができず、高画質なエコー画像を表示することができない。
そのため、超音波プローブに圧力検出手段を設け、その圧力検出手段により超音波プローブと診断部位との接触状態を検出する構成が様々に提案されている(例えば、特許文献1〜8を参照。)。
しかしながら、上記の各特許文献に開示の構成は、単に超音波プローブと診断部位との接触圧力を検出し、その圧力値自体を表示したり圧力値自体に基づく警告を行うものであるので、必ずしも両者の接触状態が良好か否かを検出できない場合がある。例えば、接触圧力値自体は規定範囲内であっても、超音波プローブが大きく傾斜して診断部位に接触している場合は、良好な接触状態とは言えない。しかしながら、上記各特許文献に開示のものは、超音波プローブの傾斜の程度を検出することができない。
また、超音波プローブと診断部位との接触圧力が規定範囲外である場合、その検出結果を検出データ又は分布データの態様で表示したり、警告を発したりするが、結果的に再度の診断のやり直しをすることになり、診断能力の低下の要因となる。
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、超音波プローブの診断部位に対する傾斜などの接触状態を計測することができ、診断能力を低下させずに高品質なエコー画像を得ることのできる超音波診断装置及び接触状態判断方法を提供することを例示的課題とする。
上記の課題を解決するために、本発明の例示的側面としての超音波診断装置は、被検体の診断部位に接触させる接触面を有してその接触面から診断部位に対して超音波を送信すると共に診断部位からの超音波エコーを受信する超音波診断用の超音波プローブと、超音波エコーに基づき診断部位の超音波エコー画像を生成する画像生成部と、生成された超音波エコー画像を表示する表示部と、を有する超音波診断装置であって、超音波診断装置が、更に、接触面上の第1位置における診断部位に対する第1接触圧を計測する第1圧力計測手段と、接触面上の第1位置と異なる第2位置における診断部位に対する第2接触圧を計測する第2圧力計測手段と、第1接触圧と第2接触圧との圧力差分が所定範囲内でない場合に異常を判断する異常判断手段と、を有する。
第1圧力計測手段が、接触面上での異なる2つの位置における各々の接触圧を計測する2つの圧力計測手段を有すると共に、第2圧力計測手段が、接触面上での異なる2つの位置における各々の接触圧を計測する2つの圧力計測手段を有し、第1接触圧が、第1圧力計測手段における2つの圧力計測手段による各接触圧の合計値であり、かつ第2接触圧が、第2圧力計測手段における2つの圧力計測手段による各接触圧の合計値であってもよい。
本発明の他の例示的側面としての超音波診断装置は、被検体の診断部位に接触させる接触面を有してその接触面から診断部位に対して超音波を送信すると共に診断部位からの超音波エコーを受信する超音波診断用の超音波プローブと、超音波エコーに基づき診断部位の超音波エコー画像を生成する画像生成部と、生成された超音波エコー画像を表示する表示部と、を有する超音波診断装置であって、超音波診断装置が、更に、接触面上の第1位置における診断部位に対する第1接触圧を計測する第1圧力計測手段と、接触面上の第1位置と異なる第2位置における診断部位に対する第2接触圧を計測する第2圧力計測手段と、第1接触圧と第2接触圧との圧力差分と、第1位置と第2位置との距離と、の比率である圧力傾斜が所定範囲内でない場合に異常を判断する異常判断手段と、を有する。
超音波診断装置において、第1接触圧が所定の第1圧力範囲内でない場合、第2接触圧が所定の第2圧力範囲内でない場合及び第1接触圧と第2接触圧の合計値が第3圧力範囲内でない場合のうち、少なくともいずれかの場合に異常判断手段が異常を判断してもよい。また、異常判断の際に、異常を報知する異常報知手段を更に有してもよい。第1接触圧及び第2接触圧に基づき、超音波エコー画像における第1位置に対応する画像部分及び第2位置に対応する画像部分のうち少なくともいずれか一方をゲイン補正してもよい。
超音波エコーの受信強度に基づいて、第1位置及び第2位置のうち少なくともいずれか一方を設定する位置設定手段、を更に有してもよい。また、第1の圧力計測手段及び第2の圧力計測手段は、圧電素子を有して構成されてもよい。第1圧力範囲及び第2圧力範囲のうち少なくともいずれか一方が可変であってもよい。
本発明の更に他の例示的側面としての接触状態判断方法は、被検体の診断部位に接触させる接触面を有してその接触面から診断部位に対して超音波を送信すると共に診断部位からの超音波エコーを受信する超音波診断用の超音波プローブと、その診断部位と、の接触状態を判断する接触状態判断方法であって、接触面上の第1位置における診断部位に対する第1接触圧を計測する第1圧力計測ステップと、接触面上の第1位置と異なる第2位置における診断部位に対する第2接触圧を計測する第2圧力計測ステップと、第1接触圧と第2接触圧との圧力差分と、第1位置と第2位置との距離と、の比率である圧力傾斜が所定範囲内でない場合に異常を判断する異常判断ステップと、を有する。
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施の形態によって明らかにされるであろう。
本発明によれば、超音波プローブと診断部位との接触圧力の絶対値でなく、複数位置における接触圧力の差分に基づいて接触状態を判断(接触異常を検知)しているので、単に接触圧力値が高いか低いかという情報だけでなく、超音波プローブの傾斜の程度も含めて異常検知を行うことができる。その結果、従来に比較して一層高品質な超音波エコー画像を得ることができる。
また、複数個所における圧力の差分(ΔP)と距離(ΔL)との比率である圧力傾斜に基づいた接触異常判断や、接触圧力差分と接触圧力絶対値の両方に基づく接触異常判断によっても、高品質な超音波エコー画像の取得を実現している。更に、接触異常の際の報知によって、操作者が接触異常を早期に把握できたり、接触異常の際の画像のゲイン補正によって、超音波エコーの再受信を行うことなく良好なエコー画像を表示したりすることができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、説明を省略する。
図1は、本発明の実施形態に係る超音波診断装置Sの全体構成の概略を示す構成図であり、図2は、超音波診断装置Sの内部構成の概略を示すブロック構成図である。図1及び図2に示すように、この超音波診断装置Sは、本発明の実施形態に係る超音波プローブ(超音波探触子)1と、装置本体2とを有して大略構成される。
なお、超音波プローブ1及び装置本体2の電気的構成及び相互の信号送受信について以下にまず説明し、その後に、この超音波プローブ1における接触圧計測に関する構成について説明する。
超音波プローブ1は、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の体外式プローブでも良いし、ラジアルスキャン方式等の超音波内視鏡用プローブでも良い。図2に示すように、超音波プローブ1は、1次元又は2次元のトランスデューサアレイを構成する複数の超音波トランスデューサ10と、複数チャンネルの送受信部20と、シリアル化部30と、プローブ側制御部40と、伝送回路50とを含んでいる。
複数の超音波トランスデューサ10は、印加される複数の駆動信号に従って超音波を送信すると共に、伝搬する超音波エコーを受信して複数の受信信号を出力する。各超音波トランスデューサは、例えば、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛:Pb(lead) zirconate titanate)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:polyvinylidene difluoride)に代表される高分子圧電素子等の圧電性を有する材料(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、圧電体が伸縮する。この伸縮により、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、それらの超音波の合成によって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って伸縮し、電気信号を発生する。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。
複数チャンネルの送受信部20は、プローブ側制御部40の制御の下で複数の駆動信号を生成して、それらの駆動信号を複数の超音波トランスデューサ10に供給すると共に、複数の超音波トランスデューサ10から出力される複数の受信信号に対して直交検波処理等を施して得られたサンプルデータをシリアル化部30に供給する。
図3は、図2に示す送受信部の第1の構成例を示す図である。図3に示すように、各チャンネルの送受信部20は、送信回路21と、プリアンプ22と、ローパスフィルタ(LPF)23と、アナログ/デジタル変換器(ADC)24と、直交検波処理部25と、サンプリング部26a及び26bと、メモリ27a及び27bとを含んでいる。ここで、送信回路21〜直交検波処理部25は、信号処理手段を構成している。
送信回路21は、例えば、パルサによって構成されており、プローブ側制御部40の制御の下で駆動信号を生成して、生成された駆動信号を超音波トランスデューサ10に供給する。図2に示すプローブ側制御部40は、伝送回路50から出力される走査制御信号に基づいて、複数チャンネルの送信回路21の動作を制御する。例えば、プローブ側制御部40は、走査制御信号によって設定された送信方向に応じて、複数の遅延パターンの中から1つのパターンを選択し、そのパターンに基づいて、複数の超音波トランスデューサ10の駆動信号にそれぞれ与えられる遅延時間を設定する。あるいは、プローブ側制御部40は、複数の超音波トランスデューサ10から一度に送信される超音波が被検体の撮像領域全体に届くように遅延時間を設定しても良い。
複数チャンネルの送信回路21は、プローブ側制御部40によって選択された送信遅延パターンに基づいて、複数の超音波トランスデューサ10から送信される超音波が超音波ビームを形成するように複数の駆動信号の遅延量を調節して複数の超音波トランスデューサ10に供給し、あるいは、複数の超音波トランスデューサ10から一度に送信される超音波が被検体の撮像領域全体に届くように複数の駆動信号を複数の超音波トランスデューサ10に供給する。
プリアンプ22は、超音波トランスデューサ10から出力される受信信号(RF信号)を増幅し、LPF23は、プリアンプ22から出力される受信信号の帯域を制限することにより、A/D変換におけるアライアシングを防止する。ADC24は、LPF23から出力されるアナログの受信信号をデジタルの受信信号に変換する。例えば、超音波の周波数が5MHz程度であるとすれば、40MHzのサンプリング周波数が用いられる。その場合において、生体内での音速を約1530m/secとすると、1サンプルに相当する生体内距離は約0.038mmとなる。したがって、超音波の往復を考慮すると、8192個のサンプルの取得によって、約15.7cmの深度までのデータを得ることができる。
受信開口における超音波トランスデューサ10の数を64個とし、超音波診断画像の1フレームについて100本の超音波受信ライン(音線)が必要であるとすれば、1フレームの画像を表示するために必要なデータ量は、8192×64×100≒52×106個となり、毎秒10フレームの画像を表示するためには、約520×106個/秒のデータ転送が必要となる。ここで、超音波診断画像に必要な分解能は、通常、1個のデータについて12ビット程度であるから、上記のデータを伝送するためには、約6240Mbpsの伝送ビットレートが必要となる。
このように、RF信号のままでデータの直列化を行うと、伝送ビットレートが極めて高くなり、通信速度やメモリの動作速度がそれに追いつかない。一方、複数の超音波トランスデューサ10からのRF信号を合成してビームの位相を整合するビームフォーミング処理の後でデータの直列化を行うと、伝送ビットレートを低減することができる。しかしながら、受信フォーカス処理のための回路は、規模が大きく、超音波探触子の中に組み込むことは困難である。そこで、本実施形態においては、受信信号に対して直交検波処理等を施して受信信号の周波数帯域をベースバンド周波数帯域に落としてからデータの直列化を行うことにより、伝送ビットレートを低減させている。
直交検波処理部25は、受信信号に対して直交検波処理を施し、複素ベースバンド信号(I信号及びQ信号)を生成する。図3に示すように、直交検波処理部25は、ミキサ(掛算回路)25a及び25bと、ローパスフィルタ(LPF)25c及び25dとを含んでいる。ミキサ25aが、ADC24によってデジタル信号に変換された受信信号に局部発振信号cosω0tを掛け合わせて、LPF25cが、ミキサ25aから出力される信号にローパスフィルタ処理を施すことにより、実数成分を表すI信号が生成される。一方、ミキサ25bが、ADC24によってデジタル信号に変換された受信信号に位相をπ/2だけ回転させた局部発振信号sinω0tを掛け合わせて、LPF25dが、ミキサ25bから出力される信号にローパスフィルタ処理を施すことにより、虚数成分を表すQ信号が生成される。
サンプリング部26a及び26bは、直交検波処理部25によって生成された複素ベースバンド信号(I信号及びQ信号)をサンプリング(再サンプリング)することにより、2チャンネルのサンプルデータをそれぞれ生成する。生成された2チャンネルのサンプルデータは、メモリ27a及び27bにそれぞれ格納される。
ここで、ベースバンド信号を、ベースバンド周波数帯域の2倍の周波数でサンプリングすれば、信号情報は保持される。したがって、サンプリング周波数は、5MHzであれば十分である。これにより、RF信号のままでデータの直列化を行う場合と比較して、サンプリング周波数が40MHzから5MHzに低下するので、データ量は1/8となり、約15.7cmの深度までのサンプル数が1024個となる。ただし、包絡線検波によって信号情報を維持するためには、位相情報を保持しなければならないので、直交検波処理等によって複素ベースバンド信号(I信号及びQ信号)を生成する必要があり、データのチャンネル数が2倍となる。
従って、1フレームの画像を表示するために必要なデータ量は、1024×64×100×2≒約13.1×106個となり、毎秒10フレームの画像を表示するためには、分解能を12ビットとして、約1572Mbpsの伝送ビットレートが必要となる。また、サンプリング周波数を2.5MHzとすれば、約15.7cmの深度までのサンプル数が512個となり、データ量を更に半分に低減することができるので、伝送ビットレートを約786Mbpsにすることができる。
図4A及び図4Bは、図3に示すADCによるサンプリングとサンプリング部によるサンプリングとを比較して示す波形図である。図4Aは、3つのチャンネルCh.1〜Ch.3について、ADC24によるサンプリングを示しており、図4Bは、3つのチャンネルCh.1〜Ch.3について、サンプリング部26aによるサンプリングを示している。図4Aに示すようにRF信号をサンプリングしてサンプルデータを伝送する場合と比較して、図4Bに示すようにベースバンド信号をサンプリングしてサンプルデータを伝送することにより、伝送ビットレートを大幅に低減することができる。
図5は、図2に示す送受信部の第2の構成例を示す図である。図5に示す第2の構成例においては、図3に示す第1の構成例におけるサンプリング部26a及び26bの替わりに時分割サンプリング部26cが設けられており、メモリ27a及び27bの替わりにメモリ27cが設けられている。
時分割サンプリング部26cは、直交検波処理部25によって生成されるI信号及びQ信号を交互に時分割でサンプリング(再サンプリング)することにより、2系列のサンプルデータを生成する。例えば、時分割サンプリング部26cは、I信号をcosω0tの位相に同期してサンプリングし、Q信号をsinω0tの位相に同期してサンプリングする。生成された2系列のサンプルデータは、メモリ27cに格納される。これにより、メモリ回路を1系統にすることができる。
図6は、図2に示す送受信部の第3の構成例を示す図である。図6に示す第3の構成例においては、図5に示す第2の構成例におけるミキサ25a及び25bの替わりに直交サンプリング部25eが設けられている。
図7は、図6に示す直交サンプリング部の動作を説明するための波形図である。直交サンプリング部25eは、ADC24によってデジタル信号に変換された受信信号をcosω0tの位相に同期してサンプリングして第1の信号系列を生成すると共に、受信信号をsinω0tの位相に同期してサンプリングして第2の信号系列を生成する。
更に、LPF25cが、直交サンプリング部25eから出力される第1の信号系列にローパスフィルタ処理を施すことにより、実数成分を表すI信号が生成され、LPF25dが、直交サンプリング部25eから出力される第2の信号系列にローパスフィルタ処理を施すことにより、虚数成分を表すQ信号が生成される。これにより、図5に示すミキサ25a及び25bを省略することができる。
再び図2を参照すると、シリアル化部30は、複数チャンネルの送受信部20によって生成されたパラレルのサンプルデータを、シリアルのサンプルデータに変換する。例えば、シリアル化部30は、128チャンネルのパラレルのサンプルデータを、1〜4チャンネルのシリアルのサンプルデータに変換する。これにより、超音波トランスデューサ10の数と比較して、伝送チャンネル数が大幅に低減される。
伝送回路50は、装置本体2から走査制御信号を受信して、受信した走査制御信号を複数の送受信部20に出力すると共に、シリアル化部30によって変換されたシリアルのサンプルデータを装置本体2に送信する。超音波プローブ1と装置本体2との間の信号伝送は、例えば、ASK(Amplitude Shift Keying)、PSK(Phase Shift Keying)、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)、16QAM(16 Quadrature Amplitude Modulation)等の通信方式を用いて、無線で行われる。ASK又はPSKを用いる場合には、1系統で1チャンネルのシリアルデータを伝送することが可能であり、QPSKを用いる場合には、1系統で2チャンネルのシリアルデータを伝送することが可能であり、16QAMを用いる場合には、1系統で4チャンネルのシリアルデータを伝送することが可能である。
超音波プローブ1の電源電圧は、超音波プローブ1と装置本体2との間の信号伝送が有線で行われる場合には装置本体2から供給され、超音波プローブ1と装置本体2との間の信号伝送が無線で行われる場合にはバッテリー等によって供給される。超音波プローブ1の電源電圧を装置本体2から供給する場合には、超音波プローブ1と装置本体2との間に接続される信号線を利用してファントム給電を行っても良い。
以上において、直交検波処理部25(図3)、サンプリング部26a及び26b(図3)、時分割サンプリング部26c(図5)、直交サンプリング部25e(図6)、LPF25c及び25d(図6)、及び、シリアル化部30は、FPGA(Field Programmable Gate Array:現場でプログラミング可能なゲートアレイ)等のデジタル回路によって構成しても良いし、中央演算装置(CPU)と、CPUに各種の処理を行わせるためのソフトウェア(プログラム)とによって構成しても良い。
汎用回路であるFPGAを用いる場合には、回路規模を縮小しても、内蔵される電子部品の数には余り影響しない。しかしながら、回路規模が小さくなるとFPGAの容量が小さくて済むので、より小さな電子部品を使用することが可能となり、実装面積に大きく影響する。あるいは、直交検波処理部25をアナログ回路によって構成することにより、ADC24を省略しても良い。その場合には、サンプリング部26a及び26b、又は、時分割サンプリング部26cによって、複素ベースバンド信号のA/D変換が行われる。
一方、図2に示す装置本体2は、伝送回路60と、走査制御部70と、受信フォーカス処理部80と、Bモード画像信号生成部90と、表示部100と、操作部110と、制御部120と、格納部130とを有している。
走査制御部70は、超音波ビームの送信方向を順次設定して走査制御信号を生成する。伝送回路60は、走査制御部70によって生成された走査制御信号を超音波プローブ1に送信すると共に、超音波プローブ1からシリアルのサンプルデータを受信する。走査制御部70は、超音波エコーの受信方向を順次設定して、受信フォーカス処理部80を制御する。
受信フォーカス処理部80は、超音波プローブ1から受信したサンプルデータに対して受信フォーカス処理を施すことにより、超音波の受信方向に沿った音線信号を生成する。受信フォーカス処理部80は、メモリ81と、整相加算部82とを含んでいる。メモリ81は、超音波プローブ1から受信したシリアルのサンプルデータを順次格納する。整相加算部82は、走査制御部70において設定された受信方向に基づいて、複数の受信遅延パターンの中から1つのパターンを選択し、その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素ベースバンド信号に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。
Bモード画像信号生成部90は、受信フォーカス処理部80によって形成された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。Bモード画像信号生成部90は、STC(sensitivity time control)部91と、DSC(digital scan converter:ディジタル・スキャン・コンバータ)92とを含んでいる。STC部91は、受信フォーカス処理部80によって形成された音線信号に対して、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。DSC92は、STC部91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。表示部100は、例えば、LCD等のディスプレイ装置を含んでおり、Bモード画像信号生成部90によって生成されたBモード画像信号に基づいて超音波診断画像を表示する。
制御部120は、操作部110を用いたオペレータの操作に従って、走査制御部70等を制御する。本実施形態においては、走査制御部70、整相加算部82、Bモード画像信号生成部90、及び、制御部120が、中央演算装置(CPU)と、CPUに各種の処理を行わせるためのソフトウェア(プログラム)とによって構成されるが、それらをデジタル回路やアナログ回路で構成しても良い。上記のソフトウェア(プログラム)は、格納部130に格納される。格納部130における記録媒体としては、内蔵のハードディスクの他に、フレキシブルディスク、MO、MT、RAM、CD−ROM、又は、DVD−ROM等を用いることができる。
図8は、本発明の実施形態における変形例1に係る超音波プローブの内部構成の概略を示すブロック構成図である。図8に示す超音波プローブ1aにおいては、図2に示す超音波プローブ1に対し、超音波プローブに設けられている複数の超音波トランスデューサ10と送受信部20との間の接続関係を切り換える切換回路11が追加されている。
一般に、リニアスキャン方式やコンベックススキャン方式の超音波プローブにおいては、送受信における開口が順次切り換えられながら被検体の走査が行われる。超音波プローブ1aに設けられている超音波トランスデューサの数をNとし、同時に使用される超音波トランスデューサの数をMとすると(M<N)、切換回路11は、N個の超音波トランスデューサの内からM個の超音波トランスデューサを選択し、選択されたM個の超音波トランスデューサをM個の送受信部20にそれぞれ接続する。これにより、図2に示す超音波プローブ1と比較して、送受信部20の数を低減することができる。
図9は、本発明の実施形態における変形例2に係る超音波プローブの内部構成の概略を示すブロック構成図である。図9に示す超音波プローブ1bにおいては、図8に示す超音波プローブ1aに対し、超音波受信時において2個の超音波トランスデューサ10から出力される受信信号を加算する加算回路12が追加されている。超音波送信時においては、加算回路12は、送受信部20から供給される駆動信号を2個の超音波トランスデューサ10に並列的に供給する。
一般に、リニアスキャン方式やコンベックススキャン方式の超音波プローブにおいては、送受信方向が超音波トランスデューサの配列面に対して垂直とされるので、送受信における遅延量は、超音波ビームに対して対称となる。したがって、M個の超音波トランスデューサによって形成される送受信開口において、第1番目の超音波トランスデューサと第M番目の超音波トランスデューサとについては遅延量が等しいので、受信信号R1と受信信号RMとを加算することができる。同様に、第2番目の超音波トランスデューサと第(M−1)番目の超音波トランスデューサとについては遅延量が等しいので、受信信号R2と受信信号R(M−1)とを加算することができる。これにより、図7に示す超音波プローブ1aと比較して、送受信部20の数を半分にすることができ、また、超音波プローブ1bと超音波診断装置本体2との間の伝送ビットレートを半分にすることができる。
<超音波プローブの接触圧計測に関連する構成の説明>
[実施形態1]
図10は、この実施形態1に係る超音波プローブ1を、その接触面3側から見た正面図である。接触面3は、被検体の診断部位に直接接触する面である。この接触面3と被検体の診断部位とが良好に密着状態となって、診断部位の良好な超音波エコー画像を得ることができる。
[実施形態1]
図10は、この実施形態1に係る超音波プローブ1を、その接触面3側から見た正面図である。接触面3は、被検体の診断部位に直接接触する面である。この接触面3と被検体の診断部位とが良好に密着状態となって、診断部位の良好な超音波エコー画像を得ることができる。
接触面3には、複数の超音波トランスデューサ10の端面が列状に配置されている。そして、その超音波トランスデューサ10を囲む四隅に圧電素子S1,S2,S3,S4が配置されている。ここで、圧電素子(第1の圧力計測手段)S1の配置位置が第1位置L1であり、圧電素子(第2の圧力計測手段)S2の配置位置が第2位置L2であり、圧電素子(第3の圧力計測手段)S3の配置位置が第3位置L3であり、圧電素子(第4の圧力計測手段)S4の配置位置が第4位置L4である。
圧電素子S1〜S4は、接触面3の診断部位への接触圧を計測するための素子である。圧電素子S1〜S4は、各々の配置位置における接触圧(第1接触圧P1〜第4接触圧P4)をそれぞれ電圧に変換し、その電圧値を数値化(AD変換)してプローブ側制御部40へと送信する。例えば、接触圧が静的な圧力である場合には、その圧力がバイアス電圧に変換され、その電圧値が数値化されてプローブ側制御部40へと送信される。プローブ側制御部40は、受信した接触圧(第1接触圧P1〜第4接触圧P4)の計測値をシリアル化部30及び伝送回路50,60を介して装置本体2側の制御部120へと送信する。
装置本体2の格納部130内には、圧力規定データベースDが格納されている。図11は、圧力規定データベースDのデータ構造の概略を示すデータ構造図である。この圧力規定データベースDは、第1接触圧P1、第2接触圧P2、第3接触圧P3及び第4接触圧P4の規定圧力範囲D1,D2,D3,D4と、圧力差分ΔPtの規定値D5を有して構築されている。ここで、圧力差分ΔPtは、例えば、
ΔPt=|(P1+P2)−(P3+P4)|
で定義される。これらの規定値D1〜D5は、第1接触圧P1〜第4接触圧P4に基づいて、制御部120が超音波プローブ1と診断部位との接触状態の異常を判断する際の判断基準となる。
ΔPt=|(P1+P2)−(P3+P4)|
で定義される。これらの規定値D1〜D5は、第1接触圧P1〜第4接触圧P4に基づいて、制御部120が超音波プローブ1と診断部位との接触状態の異常を判断する際の判断基準となる。
制御部120は、異常判断手段として機能し、超音波プローブ1と診断部位との接触状態の異常を判断する。すなわち、受信した第1接触圧P1〜第4接触圧P4と格納部130内の規定圧力データベースD内に格納された規定圧力範囲D1〜D4とを比較し、第1接触圧P1が規定圧力範囲D1外であるか(つまり、P1<5kPa又は25kPa<P1)、第2接触圧P2が規定圧力範囲D2外であるか、第3接触圧P3が規定圧力範囲D3外であるか、第4接触圧P4が規定圧力範囲D4外である場合に、接触状態の異常を判断する。
第1接触圧P1〜第4接触圧P4がいずれも規定圧力範囲D1〜D4内である場合には、超音波プローブ1と診断部位との接触状態が良好であるものとして異常判断を行わないが、第1接触圧P1〜第4接触圧P4のうちいずれか1つでも対応する規定圧力範囲D1〜D4外となった場合には、制御部120は(いずれかの接触位置において、超音波プローブ1と診断部位との接触圧が過小又は過大であるとして)異常判断を行い、異常信号を異常報知手段140に向けて送信する。異常報知手段140は、報知ブザー150を鳴動させて異常を報知すると共に、表示部100に向けて「プローブの接触状態が不良(圧力不足/圧力過大)です。」との警告メッセージを表示させる。
更に、第1接触圧P1〜第4接触圧P4がすべて規定圧力範囲D1〜D4の範囲内であっても、圧力差分ΔPtが圧力差分規定値D5以上である場合に、制御部120は、(超音波プローブ1の診断部位への接触が傾斜しているとして)接触状態の異常を判断する。この接触状態の異常を判断した場合にも、制御部120は異常信号を異常報知手段140に向けて送信し、異常報知手段140が報知ブザー150を鳴動させて異常を報知する。そして、異常報知手段140は、表示部100に向けて「プローブの接触状態が不良(傾き)です。」との警告メッセージを表示させる。
このように、接触面3上の各位置L1〜L4における接触圧P1〜P4の絶対値だけでなく、各接触圧同士の圧力差分ΔPtにも基づいて接触異常を判断することにより、たとえ接触圧自体が許容範囲内であっても、超音波プローブ1の傾斜によって接触状態が不良となっていることを検知することができる。また、異常報知手段140の機能に基づいて、接触圧P1〜P4の絶対値が規定圧力範囲外であることに基づく接触状態不良か、圧力差分ΔPtが圧力差分規定値以上であることに基づく接触状態不良かを表示部100の表示により容易に判別することができる。
もちろん、判断の順序としては、以下のいずれであってもよい。すなわち、接触圧P1〜P4の絶対値が許容範囲内であるか否かを判断した後に各接触圧同士の圧力差分ΔPtが許容範囲内であるか否か判断するものであっても、各接触圧同士の圧力差分ΔPtが許容範囲内であるか否かを判断した後に接触圧P1〜P4の絶対値が許容範囲内であるか否かを判断するものであってもよい。
なお、上記説明においては、圧力規定データベースDが1つの圧力差分規定値D5を有し、圧力差分ΔPtと圧力差分規定値D5とに基づいて超音波プローブ1の傾斜の程度を判断している。しかしながら、例えば、圧力規定データベースDが2つの圧電素子(S1〜S2、S2〜S3、S3〜S4、S4〜S1)間の圧力差分|P1−P2|、|P2−P3|、|P3−P4|、|P4−P1|に各々対応する4つの圧力差分規定値を有し、各圧力差分とそれに対応する圧力差分規定値とに基づき超音波プローブの傾斜の程度を判断してもよい。それにより、第1位置L1〜第2位置L2間の傾斜、第2位置L2〜第3位置L3間の傾斜等、2箇所の位置間における傾斜の程度を個別に判断することができる。
[実施形態2]
この実施形態2においては、超音波プローブ1の構成は実施形態1の場合と同様であるが、装置本体2側の格納部130内の圧力規定データベースDが、図12に示すように、規定圧力範囲D1〜D4に加え、第2の規定圧力範囲D11〜D14を有して構築されている。この第2の規定圧力範囲D11〜D14は、各々第1接触圧P1〜第4接触圧に対応する規定圧力範囲であるが、規定圧力範囲D1〜D4よりも緩和された条件範囲となっている。例えば、規定圧力範囲D1が、5kPa≦P1≦25kPaであるのに対し、第2の規定圧力範囲D11が、3kPa≦P1≦30kPaと設定されている。
この実施形態2においては、超音波プローブ1の構成は実施形態1の場合と同様であるが、装置本体2側の格納部130内の圧力規定データベースDが、図12に示すように、規定圧力範囲D1〜D4に加え、第2の規定圧力範囲D11〜D14を有して構築されている。この第2の規定圧力範囲D11〜D14は、各々第1接触圧P1〜第4接触圧に対応する規定圧力範囲であるが、規定圧力範囲D1〜D4よりも緩和された条件範囲となっている。例えば、規定圧力範囲D1が、5kPa≦P1≦25kPaであるのに対し、第2の規定圧力範囲D11が、3kPa≦P1≦30kPaと設定されている。
ここで、例えば、第1接触圧P1が規定圧力範囲D1外となり、3kPa≦P1<5kPaとなった場合は、上記実施形態1の場合と同様に、制御部120が接触状態の異常を判断し、異常報知手段140に向けて異常信号を送信する。しかしながら、第1接触圧P1が更に第2の規定圧力範囲D11外となり、P1<3kPaとなった場合は、制御部120はゲイン補正手段としても機能する。そして制御部120は、異常報知手段140に対して異常信号を送信すると共に、Bモード画像信号生成部(画像生成部)に向けてゲイン補正信号を送信する。
そのゲイン補正は、図13に示すグラフに基づいて行われる。図13は、圧電素子の接触圧(すなわち、接触面3の診断部位に対する接触圧)と超音波エコー画像の輝度との関係を示すグラフである。図13に示すように、接触圧が臨界圧力Pc未満となると、超音波エコー画像の輝度が急激に低下し、画像の劣化が激しくなる。したがって、圧電素子の接触圧が臨界圧力Pc未満となった場合には、ゲイン補正信号に基づくゲイン補正を行い、その圧電素子の位置に対応する部分の超音波エコー画像の輝度を上昇させる必要がある。
例えば、第1位置L1に配置された圧電素子S1による第1接触圧P1が3kPa未満である場合、この第1位置L1を含む一定領域に対応する超音波エコー画像のゲインを補正し、画像の劣化を防止することが有効である。この第1接触圧P1における輝度B1が臨界圧力Pc以上の接触圧に対応する飽和輝度Bsの約1/2である場合、第1位置L1に対応する超音波エコー画像のゲインを約2倍に補正する必要がある。
また、例えば、第2位置L2に配置された圧電素子S2によって計測された第2接触圧P2から第1位置L1に配置された圧電素子S1によって計測された第1接触圧P1にかけての圧力変化に応じてゲイン補正を行ってもよい。例えば、図14にグラフで示すように、第1位置L1における第1接触圧P1から第2位置L2における第2接触圧P2にかけて圧力が直線変化していると仮定して第1位置L1〜第2位置L2間の特定位置Liにおける推定接触圧Piを推定し、その推定接触圧Piに対応する輝度の情報Biを図13に示すグラフから求め、その輝度Biと飽和輝度Bsとの比率からゲイン補正量を算出してもよい。
なお、リニアプローブ(L10−5、富士フイルム株式会社製、断面積4.5cm×0.8cm)、ファントム(Model539、ATS社製)、第1〜第4の圧力計測手段として圧力センサ(WGA−650B、KYOWA社製)を用い、プローブを適正接触状態として撮影した超音波エコー画像(図15(a))、部分的に接触圧を不足させた状態で撮影した超音波エコー画像(図15(b)における画像右側部分の接触圧が不足している。)、図15(b)の超音波エコー画像に対してゲイン補正を行った場合の超音波エコー画像(図15(c))を各々示す。図15(a)〜(c)から明らかなように、部分的にプローブの接触圧が不足していても、ゲイン補正により、適正接触圧で撮影した画像と略同様の良好画像を得ることができる。
なお、上記においては第1位置L1における圧電素子S1の接触圧P1についての説明を主に行ったが、他の位置L2〜L4における圧電素子S2〜S4の接触圧P2〜P4が各々第2の規定圧力範囲D12〜D14外となった場合についても同様である。また、圧電素子の接触圧が不足して第2の規定圧力範囲外となった場合についてのゲイン補正について説明したが、接触圧が過大となって第2の規定圧力範囲外となった場合については、状況に応じて輝度を低減するゲイン補正を行ってもよいし、ゲイン補正を行わずに異常報知のみを行ってもよい。
なお、図16に、この実施形態2における接触状態判断手順及びゲイン補正についてのフローチャートを示す。操作者が超音波プローブ1を患者の診断部位に接触させる(S.1)。すると、圧電素子S1〜S4が接触圧P1〜P4を計測する(S.2)。圧力差分ΔPtと圧力差分規定値D5とを比較し(S.3)、ΔPt≧D5である場合には、超音波プローブ1の傾斜が強いと判断し、制御部120が異常判断する(S.4)。そして、異常報知手段140が報知ブザー150を鳴動させる(S.5)と共に、表示部100に「プローブの接触状態が不良(傾き)です。」との警告メッセージを表示する(S.6)。
ΔPt<D5である場合には、接触圧P1〜P4と規定圧力範囲D1〜D4とを各々比較し(S.7)、接触圧が規定圧力範囲内である場合には、制御部120が異常判断を行わない(S.8)。したがって、報知ブザー150や表示部100における異常報知が行われない。一方、接触圧が規定圧力範囲外である場合には(S.7)、更に接触圧P1〜P4と第2の規定圧力範囲D11〜D14とを各々比較する(S.9)。そして、接触圧が第2の規定圧力範囲内である場合には、制御部120が異常判断し(S.10)、異常報知手段140が報知ブザー150を鳴動させる(S.11)と共に、表示部100に「プローブの接触状態が不良(圧力不足/圧力過大)です。」との警告メッセージを表示する(S.12)。
しかしながら、接触圧が第2の規定圧力範囲外である場合には(S.9)、制御部120が異常判断(S.13)と共にゲイン補正を行い(S.14)、ゲイン補正信号をBモード画像信号生成部90に向けて送信する。このとき、異常報知手段140が、報知ブザー150や表示部100において異常報知を行ってもよいし、異常報知が行われずに制御部120によるゲイン補正が行われてもよい。
ここにおいて、まず圧力差分ΔPtが規定圧力差分値D5以下であるか否かを判断した上で(S.3)、その後に、接触圧P1〜P4が規定圧力範囲D1〜D4内か否かの判断(S.7)、及び接触圧P1〜P4が第2の規定圧力範囲D11〜D14内か否かの判断(S.9)を行っている。しかしながら、まず接触圧P1〜P4が規定圧力範囲D1〜D4内か否かの判断を行い(S.7)、その後に接触圧P1〜P4が第2の規定圧力範囲D11〜D14内か否かの判断を行い(S.9)、その後に圧力差分ΔPtが規定圧力差分値D5以下であるか否かの判断(S.3)を行ってもよい。
圧力差分ΔPtに基づく判断の前に、接触圧P1〜P4の絶対値に基づく判断を行うので、すべての接触圧データにおいて圧力差分ΔPtの演算処理を行う必要がなく、演算処理速度の向上に寄与することができる。
なお、この圧力差分ΔPtに基づく判断の前に、接触圧P1〜P4の絶対値に基づく判断を行う手順について、図17のフローチャートに例示する。図16に示す手順においては、ΔPt≧D5である場合には(S.3)、必ず表示部100に「プローブの接触状態が不良(傾き)です。」との警告メッセージが表示されるが(S.6)、図17に示す他の例に係る手順においては、接触圧P1〜P4が規定圧力範囲D1〜D4内であって(S.7)、かつΔP≧D5の場合(S.3)に、表示部100に「プローブの接触状態が不良(傾き)です。」との警告メッセージが表示される(S.6)。すなわち、ΔP≧D5であったとしても、接触圧P1〜P4が規定圧力範囲D1〜D4外である場合には(S.7)、ゲイン補正が行われるか(S.14)、表示部100に「プローブの接触状態が不良(圧力不足/圧力過大)です。」との警告メッセージが表示される(S.12)ようになっている。
[実施形態3]
図18は、この発明の実施形態3に係る超音波プローブ1を接触面3側から見た外観図である。この超音波プローブ1はコンベックススキャン方式のプローブであって、接触面3がコンベックス形状とされている。そして、その接触面3上に圧電フィルム4が設けられている。この圧電フィルム4は、フィルム状の圧電センサーの集合体であり、公知のものを適用することができる。この圧電フィルム4を接触面3上に設けることにより、接触面3上での各座標位置における接触圧を計測することができるようになっている。そして、この圧電フィルム4からの位置データと接触圧データとがプローブ側制御部4を介して装置本体2側の制御部120へと送信されるようになっており、制御部120側では、接触面3上のどの位置がどの程度の接触圧かを把握することができるようになっている。
図18は、この発明の実施形態3に係る超音波プローブ1を接触面3側から見た外観図である。この超音波プローブ1はコンベックススキャン方式のプローブであって、接触面3がコンベックス形状とされている。そして、その接触面3上に圧電フィルム4が設けられている。この圧電フィルム4は、フィルム状の圧電センサーの集合体であり、公知のものを適用することができる。この圧電フィルム4を接触面3上に設けることにより、接触面3上での各座標位置における接触圧を計測することができるようになっている。そして、この圧電フィルム4からの位置データと接触圧データとがプローブ側制御部4を介して装置本体2側の制御部120へと送信されるようになっており、制御部120側では、接触面3上のどの位置がどの程度の接触圧かを把握することができるようになっている。
したがって、接触面3上での異なる2点(第1位置L1及び第2位置L2)間の距離ΔLと、第1位置L1における第1接触圧P1と第2位置L2における第2接触圧P2との圧力差分ΔP=|P1−P2|とに基づき、制御部120において圧力傾斜Ps(=ΔP/ΔL)を算出することができる。この圧力傾斜Psは、圧力差分ΔPだけでなく2点間の距離ΔLの情報も含んでいるので、超音波プローブ1の傾き状態をより一層的確に反映している。圧力規定データベースDが、圧力傾斜規定値D6を有していれば、算出された圧力傾斜Psと圧力傾斜規定値D6との比較を行うことができ、Ps≧D6の場合に制御部120が異常判断を行うことができる。
なお、この超音波診断装置Sにおいては、接触面3上に配列された複数の超音波トランスデューサ10からの超音波エコーの受信に基づき表示部100にエコー画像を表示するが、超音波プローブ1と診断部位との接触状態が良好でないと、一部の超音波トランスデューサ10からの超音波エコーの受信ができない又は受信強度が非常に弱い場合がある。
この場合に、超音波エコーの受信強度に基づいて、接触圧を計測する位置(第1位置及び第2位置)を制御部(位置設定手段)120が設定してもよい。例えば、図19に示すように、コンベックススキャン方式の超音波プローブ1と診断部位Tとは、接触面3の全体で接触せず、その中央部分近傍Wにおいてのみ接触する場合がある。この場合において、その中央部分近傍Wでは接触が良好で、超音波診断が適正に行われていても、接触面3の両端近傍Xにおいては圧電フィルム4によって接触圧が略0として計測されてしまう。
したがって、この超音波プローブ1では、超音波エコーの受信強度が一定強度未満である超音波トランスデューサ10の配置位置に対応する位置(両端近傍X)においては、接触圧の計測を行わず、超音波エコーの受信強度が一定強度以上である超音波トランスデューサ10の配置位置に対応する位置(中央部分近傍X)においては、接触圧の計測を行う。接触圧を計測する第1位置L1及び第2位置L2を、中央部分近傍X内に設定することにより、実際に診断部位Tに接触している部分における超音波プローブ1の接触状態を把握することができる。
もちろん、例えばリニアスキャン方式の超音波プローブにおいて、超音波エコーの受信強度が一定未満である超音波トランスデューサの配置位置に対応する位置に第1位置及び第2位置を設定することも考えられる。これにより、略平面状の接触面3において、接触状態が良好でなく超音波エコーの受信状態が良好でない位置において圧力計測に基づく接触異常の判断を行うことができる。
以上、本発明の好ましい実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。
例えば、圧力規定データベース内に格納される規定圧力範囲D1〜D4、第2の規定圧力範囲D11〜D14、圧力差分規定値D5、圧力傾斜規定値D6などの設定値は、操作部110からの操作に基づき適宜変更可能であってもよい。それにより、Bモード診断の場合やエラストグラフィモードの場合など、異なる診断モードにおいて各々適切な規定値設定とすることができる。また、操作者の診断技量によっては、超音波プローブ1と診断部位Tとの密着を良好に行える場合とそうでない場合とがあるので、そのような診断技量に応じて適宜圧力規定値を設定変更可能であることが望ましい。
また、例えば図20に示すように、超音波プローブ1の接触面3を4つの領域A1〜A4(図中斜線部分)に分けて、各々の領域に第1〜第4の圧力センサーs1〜s4を配置し、第1〜第4の圧力センサーs1〜s4からの計測値に基づき、接触面3の長手方向(図中Xa方向)及びその直交方向(図中Ya方向)の傾斜や全体の圧力(全圧)の良否を判断してもよい。
なお、第1〜第4の圧力センサーs1〜s4の配置位置は各々第1〜第4位置L1〜L4であり、第1〜第4位置L1〜L4は、それぞれ長方形の各頂角に略対応する位置に配置されている。また、ここでは第1の圧力センサーs1と第4の圧力センサーs4とが第1圧力計測手段を構成し、第2の圧力センサーs2と第3の圧力センサーs3とが第2圧力計測手段を構成するものと概念することができる。
例えば、図20に示す、第1〜第4の圧力センサーs1〜s4の各々の計測値が第1〜第4接触圧P1〜P4である場合において、
全圧AP=P1+P2+P3+P4
圧力差分ΔPxa=|(P2+P3)−(P1+P4)|
圧力差分ΔPya=|(P1+P2)−(P3+P4)|
圧力差分ΔPxy=|(P1+P3)−(P2+P4)|
と定義すると、全圧APは接触面3の診断部位に対する押し付け圧力の合計値、圧力差分ΔPxaは接触面3の診断部位に対するXa方向における傾斜、ΔPyaは接触面3の診断部位に対するYa方向における傾斜、ΔPxyは接触面3の診断部位に対する斜め方向(すなわち、領域A1から領域A3にかけての、又は領域A2から領域A4にかけての)における傾斜の程度を表す。したがって、これらの全圧AP、圧力差分ΔPxa,ΔPya,ΔPxyについての各規定値(ここで、全圧APについての規定値が第3圧力範囲である。)を圧力規定データベースDが有していれば、その各規定値とこれらの全圧力AP、圧力差分ΔPxa,ΔPya,ΔPxyとの比較によって、超音波プローブ1の接触状態の良否判断(警告表示を行うか否か、ゲイン補正を行うか否か等)を行うことができる。
全圧AP=P1+P2+P3+P4
圧力差分ΔPxa=|(P2+P3)−(P1+P4)|
圧力差分ΔPya=|(P1+P2)−(P3+P4)|
圧力差分ΔPxy=|(P1+P3)−(P2+P4)|
と定義すると、全圧APは接触面3の診断部位に対する押し付け圧力の合計値、圧力差分ΔPxaは接触面3の診断部位に対するXa方向における傾斜、ΔPyaは接触面3の診断部位に対するYa方向における傾斜、ΔPxyは接触面3の診断部位に対する斜め方向(すなわち、領域A1から領域A3にかけての、又は領域A2から領域A4にかけての)における傾斜の程度を表す。したがって、これらの全圧AP、圧力差分ΔPxa,ΔPya,ΔPxyについての各規定値(ここで、全圧APについての規定値が第3圧力範囲である。)を圧力規定データベースDが有していれば、その各規定値とこれらの全圧力AP、圧力差分ΔPxa,ΔPya,ΔPxyとの比較によって、超音波プローブ1の接触状態の良否判断(警告表示を行うか否か、ゲイン補正を行うか否か等)を行うことができる。
本発明は、超音波を送受信することにより生体内の臓器等の撮像を行って、診断のために用いられる超音波診断画像を生成する超音波診断装置に利用することが可能である。
A1〜A4:領域
AP:全圧(全体の圧力)
B1:第1接触圧における輝度
Bi:推定接触圧Piに対応する輝度
Bs:飽和輝度
D:圧力規定データベース
D1〜D4:規定圧力範囲
D5:圧力差分規定値
D6:圧力傾斜規定値
D11〜D14:第2の規定圧力範囲
L1〜L4:第1〜第4位置
P1〜P4:第1〜第4接触圧
Pc:臨界圧力
Pi:推定接触圧
Ps:圧力傾斜
ΔP,ΔPt:圧力差分
ΔPxa,ΔPya,ΔPxy:圧力差分
S:超音波診断装置
S1〜S4:圧電素子(第1〜第4の圧力計測手段)
s1〜s4:第1〜第4の圧力センサー
T:診断部位
W:中央部分近傍
X:両端近傍
Xa:長手方向
Ya:長手方向の直交方向
1:超音波プローブ(超音波探触子)
2:装置本体
3:接触面
4:圧電フィルム(第1及び第2の圧力計測手段)
10:超音波トランスデューサ
11:切換回路
12:加算回路
20:送受信部
21:送信回路
22:プリアンプ
23:LPF
24:ADC
25:直交検波処理部
25a、25b:ミキサ
25c、25d:LPF
25e:直交サンプリング部
26a,26b:サンプリング部
26c:時分割サンプリング部
27a〜27c:メモリ
30:シリアル化部
40:プローブ側制御部
50:伝送回路
60:伝送回路
70:走査制御部
80:受信フォーカス処理部
81:メモリ
82:整相加算部
90:Bモード画像信号生成部(画像生成部)
91:STC
92:DSC
100:表示部
110:操作部
120:制御部(異常判断手段、位置設定手段)
130:格納部
140:異常報知手段
150:報知ブザー
AP:全圧(全体の圧力)
B1:第1接触圧における輝度
Bi:推定接触圧Piに対応する輝度
Bs:飽和輝度
D:圧力規定データベース
D1〜D4:規定圧力範囲
D5:圧力差分規定値
D6:圧力傾斜規定値
D11〜D14:第2の規定圧力範囲
L1〜L4:第1〜第4位置
P1〜P4:第1〜第4接触圧
Pc:臨界圧力
Pi:推定接触圧
Ps:圧力傾斜
ΔP,ΔPt:圧力差分
ΔPxa,ΔPya,ΔPxy:圧力差分
S:超音波診断装置
S1〜S4:圧電素子(第1〜第4の圧力計測手段)
s1〜s4:第1〜第4の圧力センサー
T:診断部位
W:中央部分近傍
X:両端近傍
Xa:長手方向
Ya:長手方向の直交方向
1:超音波プローブ(超音波探触子)
2:装置本体
3:接触面
4:圧電フィルム(第1及び第2の圧力計測手段)
10:超音波トランスデューサ
11:切換回路
12:加算回路
20:送受信部
21:送信回路
22:プリアンプ
23:LPF
24:ADC
25:直交検波処理部
25a、25b:ミキサ
25c、25d:LPF
25e:直交サンプリング部
26a,26b:サンプリング部
26c:時分割サンプリング部
27a〜27c:メモリ
30:シリアル化部
40:プローブ側制御部
50:伝送回路
60:伝送回路
70:走査制御部
80:受信フォーカス処理部
81:メモリ
82:整相加算部
90:Bモード画像信号生成部(画像生成部)
91:STC
92:DSC
100:表示部
110:操作部
120:制御部(異常判断手段、位置設定手段)
130:格納部
140:異常報知手段
150:報知ブザー
Claims (10)
- 被検体の診断部位に接触させる接触面を有してその接触面から該診断部位に対して超音波を送信すると共に該診断部位からの超音波エコーを受信する超音波診断用の超音波プローブと、
該超音波エコーに基づき前記診断部位の超音波エコー画像を生成する画像生成部と、
該生成された前記超音波エコー画像を表示する表示部と、を有する超音波診断装置であって、該超音波診断装置が、更に、
前記接触面上の第1位置における前記診断部位に対する第1接触圧を計測する第1圧力計測手段と、
前記接触面上の前記第1位置と異なる第2位置における前記診断部位に対する第2接触圧を計測する第2圧力計測手段と、
前記第1接触圧と前記第2接触圧との圧力差分が所定範囲内でない場合に異常を判断する異常判断手段と、を有する超音波診断装置。 - 前記第1圧力計測手段が、前記接触面上での異なる2つの位置における各々の接触圧を計測する2つの圧力計測手段を有すると共に、前記第2圧力計測手段が、前記接触面上での異なる2つの位置における各々の接触圧を計測する2つの圧力計測手段を有し、
前記第1接触圧が、前記第1圧力計測手段における2つの圧力計測手段による各接触圧の合計値であり、かつ前記第2接触圧が、前記第2圧力計測手段における2つの圧力計測手段による各接触圧の合計値である請求項1に記載の超音波診断装置。 - 被検体の診断部位に接触させる接触面を有してその接触面から該診断部位に対して超音波を送信すると共に該診断部位からの超音波エコーを受信する超音波診断用の超音波プローブと、
該超音波エコーに基づき前記診断部位の超音波エコー画像を生成する画像生成部と、
該生成された前記超音波エコー画像を表示する表示部と、を有する超音波診断装置であって、該超音波診断装置が、更に、
前記接触面上の第1位置における前記診断部位に対する第1接触圧を計測する第1圧力計測手段と、
前記接触面上の前記第1位置と異なる第2位置における前記診断部位に対する第2接触圧を計測する第2圧力計測手段と、
前記第1接触圧と前記第2接触圧との圧力差分と、前記第1位置と前記第2位置との距離と、の比率である圧力傾斜が所定範囲内でない場合に異常を判断する異常判断手段と、を有する超音波診断装置。 - 前記異常判断手段が、
前記第1接触圧が所定の第1圧力範囲内でない場合、前記第2接触圧が所定の第2圧力範囲内でない場合及び前記第1接触圧と前記第2接触圧の合計値が第3圧力範囲内でない場合のうち、少なくともいずれかの場合に異常を判断する請求項1から請求項3のうちいずれか1項に記載の超音波診断装置。 - 前記異常判断の際に、異常を報知する異常報知手段を更に有する請求項1から請求項4のうちいずれか1項に記載の超音波診断装置。
- 前記第1接触圧及び前記第2接触圧に基づき、前記超音波エコー画像における前記第1位置に対応する画像部分及び前記第2位置に対応する画像部分のうち少なくともいずれか一方をゲイン補正する請求項1から請求項4のうちいずれか1項に記載の超音波診断装置。
- 前記超音波エコーの受信強度に基づいて、前記第1位置及び前記第2位置のうち少なくともいずれか一方を設定する位置設定手段、を更に有する請求項1から請求項4のうちいずれか1項に記載の超音波診断装置。
- 前記第1の圧力計測手段及び前記第2の圧力計測手段は、圧電素子を有して構成される請求項1から請求項4のうちいずれか1項に記載の超音波診断装置。
- 前記第1圧力範囲及び前記第2圧力範囲のうち少なくともいずれか一方が可変である請求項4に記載の超音波診断装置。
- 被検体の診断部位に接触させる接触面を有してその接触面から該診断部位に対して超音波を送信すると共に該診断部位からの超音波エコーを受信する超音波診断用の超音波プローブと、前記診断部位と、の接触状態を判断する接触状態判断方法であって、
前記接触面上の第1位置における前記診断部位に対する第1接触圧を計測する第1圧力計測ステップと、
前記接触面上の前記第1位置と異なる第2位置における前記診断部位に対する第2接触圧を計測する第2圧力計測ステップと、
前記第1接触圧と前記第2接触圧との圧力差分と、前記第1位置と前記第2位置との距離と、の比率である圧力傾斜が所定範囲内でない場合に異常を判断する異常判断ステップと、を有する接触状態判断方法。
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