JP5465203B2 - 超音波診断装置および超音波画像生成方法 - Google Patents

Description

この発明は、超音波診断装置および超音波画像生成方法に係り、特に、複数の超音波プローブと診断装置本体との接続状態の切り換えを行う超音波診断装置に関する。

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内に向けて超音波ビームを送信し、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。

このような超音波診断では、様々な診断条件に対応するために、種類の異なる超音波プローブを診断条件に応じて使い分けることも多く、これに伴ってワークフローが増加するといった問題があった。そこで、複数の超音波プローブを接続切り換え部を介して装置本体と接続し、複数の超音波プローブと装置本体との接続状態を接続切り換え部により選択的に切り換えることでワークフローの改善が図られている。
接続切り換え部による切り換えは、例えば、オペレータが装置本体を操作して次に使用する超音波プローブを選択するための選択画面を表示部に表示させ、その選択画面から診断条件に応じた１つの超音波プローブを選択する。この選択により接続の切り換えを指示された接続切り換え部が、使用していた超音波プローブと装置本体との接続を切断すると共にオペレータにより選択された超音波プローブと装置本体を接続する。このような接続切り換え部による切り換えにおいて、近年では、さらなるワークフローの改善が試みられている。

例えば、特許文献１には、各超音波プローブにタッチセンサを取り付け、次に使用したい超音波プローブを手で持つことでそのタッチセンサが作動し、タッチセンサが作動した超音波プローブと装置本体とが自動的に接続される超音波診断装置が提案されている。

特開平０５−２４５１４０号公報

特許文献１の装置では、次に使用する超音波プローブと装置本体とを自動的に接続するため、オペレータが装置本体を操作して選択画面を表示部に表示させ、次に使用する超音波プローブを選択する工程を省くことができる。

しかしながら、超音波プローブと装置本体との接続がセンサによる感知で自動的に切り換わると、オペレータの意図に反する接触などもセンサが感知して自動的に接続が切り換えられるおそれがある。一般的に、超音波プローブと本体装置との接続を切り換える際には両者を接続する全ての配線を接続し直す必要があるため連続的に接続の切り換えを行うことが困難であり、オペレータの意図に反して一度切り換えられた接続を再度切り換えるには多くの時間を浪費してしまう。

この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、超音波プローブと装置本体との接続の切り換えにおけるワークフローを減少させつつオペレータの意図に反して接続が切り換えられるのを抑制することができる超音波診断装置および超音波画像生成方法を提供することを目的とする。

この発明に係る超音波診断装置は、送信駆動部から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記超音波プローブの振動子アレイから出力された受信信号を診断装置本体の受信信号処理部で処理することで得られる受信データに基づき超音波画像を生成して表示部に表示する超音波診断装置であって、複数の超音波プローブと、複数の超音波プローブのうち診断に使用する１つの前記超音波プローブが前記診断装置本体に接続されるように接続状態を選択的に切り換える接続切り換え部と、前記診断装置本体に接続された超音波プローブの使用の中断を検知する中断検知部と、前記中断検知部により超音波プローブの使用の中断が検知されると、次に使用する前記超音波プローブを選択するための選択画面を前記表示部に表示させる制御部とを備え前記表示部に表示された前記選択画面によりオペレータが次に使用する前記超音波プローブを選択すると、その選択された前記超音波プローブと前記診断装置本体とが接続されるように前記制御部が前記接続切り換え部を制御するものである。

ここで、前記中断検知部は、被検体からの前記受信信号が得られない場合に、前記診断装置本体に接続された超音波プローブの使用の中断を検知することができる。また、前記中断検知部は、さらに前記診断装置本体が操作されていない場合に、前記診断装置本体に接続された超音波プローブの使用の中断を検知することもできる。また、オペレータが前記超音波プローブを走査する状況を感知する走査状況検出部をさらに備え、前記中断検知部は、前記診断装置本体に接続された前記超音波プローブが走査されていないことを前記走査状況検出部が感知した場合に、前記診断装置本体に接続された超音波プローブの使用の中断を検知することもできる。
また、前記走査状況検出部は、前記超音波プローブの動きを感知するジャイロセンサ、オペレータが前記超音波プローブを握る圧力を感知する圧力センサ、またはオペレータが前記超音波プローブに触れる体温を感知する温度センサであるのが好ましい。

この発明に係る超音波画像生成方法は、送信駆動部から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記超音波プローブの振動子アレイから出力された受信信号を診断装置本体の受信信号処理部で処理することで得られる受信データに基づき超音波画像を生成して表示部に表示する超音波画像生成方法であって、複数の超音波プローブと前記診断装置本体との接続状態を選択的に切り換える接続切り換え部により診断に使用する１つの前記超音波プローブを前記診断装置本体に接続し、前記診断装置本体に接続された超音波プローブの使用の中断を検知し、超音波プローブの使用の中断が検知されると、次に使用する前記超音波プローブを選択するための選択画面を前記表示部に表示し、前記表示部に表示された前記選択画面によりオペレータが次に使用する前記超音波プローブを選択すると、その選択された前記超音波プローブと前記診断装置本体とが接続されるように前記接続切り換え部を制御するものである。

この発明によれば、超音波診断の中断を中断検知部が検知すると次に使用する超音波プローブをオペレータが選択するための選択画面を表示部に表示させるので、超音波プローブと装置本体との接続の切り換えにおけるワークフローを減少させつつオペレータの意図に反して接続が切り換えられるのを抑制することが可能となる。

この発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１の動作を示すフローチャートである。 表示部に表示されたプローブ選択画面を示す図である。 実施の形態１において中断信号を生成する際の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１の変形例において中断信号を生成する際の動作を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る超音波診断装置で用いられた超音波プローブの構成を示すブロック図である。 実施の形態２において中断信号を生成する際の動作を示すフローチャートである。 実施の形態２の変形例において中断信号を生成する際の動作を示すフローチャートである。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に、この発明の実施の形態に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波診断装置は、複数の超音波プローブ１と、この複数の超音波プローブ１に接続切り換え部２を介して接続された診断装置本体３とを備えている。
超音波プローブ１は、１次元又は２次元の振動子アレイ４に送信回路５と受信回路６が接続され、送信回路５および受信回路６にプローブ制御部７が接続されている。

超音波プローブ１の振動子アレイ４は、複数の超音波トランスデューサを有しており、各超音波トランスデューサは、送信回路５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）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、ＰＭＮ−ＰＴ（マグネシウムニオブ酸・チタン酸鉛固溶体）に代表される圧電単結晶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。

送信回路５は、例えば、複数のパルサを含んでおり、プローブ制御部７からの制御信号に応じて選択された送信遅延パターンに基づいて、振動子アレイ４の複数の超音波トランスデューサ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それぞれ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に供給する。

受信回路６は、振動子アレイ４の各超音波トランスデューサから送信される受信信号を増幅してＡ／Ｄ変換した後、プローブ制御部７からの制御信号に応じて選択された受信遅延パターンに基づいて設定される音速または音速の分布に従い、各受信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受信データ（音線信号）が生成される。
プローブ制御部７は、診断装置本体３から伝送される各種の制御信号に基づいて、超音波プローブ１の各部の制御を行う。

接続切り換え部２は、複数の超音波プローブにそれぞれコネクタ８を介して接続されると共に１つの診断装置本体３と接続され、診断装置本体３から伝送される制御信号に基づいて、複数の超音波プローブ１のうち診断に使用する１つの超音波プローブ１が診断装置本体３に接続されるように接続状態を選択的に切り換える。接続切り換え部２は、例えば、複数の超音波プローブ１と診断装置本体３との接続状態をマルチプレクサにより切り換えるマルチトランスデューサポートシステムが利用できる。

診断装置本体３は、接続切り換え部２に接続された画像生成部９を有し、この画像生成部９に表示制御部１０および表示部１１が順次接続されている。また、画像生成部９には、中断検知部１２が接続されている。そして、画像生成部９、表示制御部１０、および中断検知部１２に本体制御部１３が接続されている。さらに、本体制御部１３には、操作部１４と格納部１５がそれぞれ接続されている。
なお、接続切り換え部２により接続状態が切り換えられることで、１つの超音波プローブ１の受信回路６が診断装置本体３の画像生成部９と接続されると共に、１つの超音波プローブ１のプローブ制御部７が診断装置本体３の本体制御部１３と接続される。また、診断装置本体３の本体制御部１３は接続切り換え部２に接続されている。

診断装置本体３の画像生成部９は、超音波プローブ１の受信回路６で生成された受信データに対し、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した後、包絡線検波処理を施すことにより、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。さらに、画像生成部９は、生成したＢモード画像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、階調処理等の各種の必要な画像処理を施した後、Ｂモード画像信号を表示制御部１０に出力する。

表示制御部１０は、画像生成部９によって生成されたＢモード画像信号に基づいて、表示部１１に超音波診断画像を表示させる。
表示部１１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１０の制御の下で、超音波診断画像を表示する。
中断検知部１２は、オペレータにより超音波診断が中断されたことの検知を行う。

本体制御部１３は、操作者により操作部１４から入力された指令に基づいて超音波診断装置各部の制御を行う。
操作部１４は、操作者が入力操作を行うためのもので、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパネル等から形成することができる。操作者は、操作部１４を操作することで、接続切り換え部２に接続された複数の超音波プローブ１のうち超音波診断に使用する１つの超音波プローブ１が診断装置本体３に接続されるように接続切り換え部２の切り換えを行うことができる。
格納部１５は、動作プログラム等を格納するもので、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＭＴ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の記録媒体を用いることができる。
なお、画像生成部９、表示制御部１０、中断検知部１２および本体制御部１３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。

次に、図２のフローチャートを参照して実施の形態１の動作を説明する。
まず、ステップＳ１でオペレータが診断装置本体３の操作部１４を操作して複数の超音波プローブ１の中から使用する超音波プローブＰ１を選択すると、本体制御部１３が切り換え部２を制御して、オペレータにより選択された超音波プローブＰ１と診断装置本体３とが電気的に接続される。

超音波プローブＰ１と診断装置本体３とが接続されると、ステップＳ２で超音波診断を実施し、超音波プローブＰ１の送信回路５からの駆動信号に従って振動子アレイ４の複数の超音波トランスデューサから超音波ビームが送信され、被検体からの超音波エコーを受信した各超音波トランスデューサから受信信号が受信回路６に出力されて受信データが生成され、さらに、診断装置本体３の画像生成部９で生成された超音波画像信号に基づいて表示制御部１０により、例えばＢモード画像が表示部１１に表示される。この超音波診断の実施において、ステップＳ３でオペレータが超音波診断を中断したことを中断検知部１２が検知しなければ中断信号は生成されずに、ステップＳ４でオペレータによる検査終了の指示を待つ。検査を終了する旨の指示が入力されると、そのまま一連の検査処理を終了し、一方、検査を終了しないで続行する旨の指示が入力されると、ステップＳ２に戻って、再び超音波診断が実施される。

なお、ステップＳ２の超音波診断が実施されている時に、ステップＳ３で、中断検知部１２により超音波診断の中断が検知された場合には中断信号が生成され、中断信号が本体制御部１３に供給される。本体制御部１３は、中断検知部１２から中断信号が供給されると、ステップＳ５に進んで表示制御部１０を介して表示部１１に複数の超音波プローブ１のうち次に使用する超音波プローブＰ２をオペレータが選択するためのプローブ選択画面を表示させる。このプローブ選択画面は、例えば、図３に示すように、接続切り換え部２に接続された複数の超音波プローブ１の名前等をプローブ選択ボタンにそれぞれ表したもので構成することができ、また、オペレータが診断部位を選択するための診断部位選択ボタンの表示に隣接して表示することもできる。
続いて、ステップＳ６に進んでオペレータが表示部１１に表示されたプローブ選択画面により次に使用する超音波プローブＰ２を選択しなければ、使用中の超音波プローブＰ１を別の超音波プローブＰ２に代える意図がオペレータにないと判断し、さらにステップＳ４に進んでオペレータによる検査終了の指示を待つ。一方、ステップＳ６で、表示部１１に表示されたプローブ選択画面によりオペレータが次に使用する超音波プローブＰ２を選択すると、ステップＳ７に進んで、本体制御部１３は接続切り換え部２を制御して、使用されていた超音波プローブＰ１と診断装置本体３との接続を切断すると共にオペレータにより選択された超音波プローブＰ２と診断装置本体３とを接続することで、診断装置本体３に接続される超音波プローブ１の切り換えを行う。

このように、中断検知部１２が超音波診断の中断を検知すると表示部１１にプローブ選択画面が自動的に表示されるため、使用していた超音波プローブＰ１を別の超音波プローブＰ２に代える度にオペレータが診断装置本体３の操作部１４を操作して表示部１１にプローブ選択画面を表示させる必要がない。また、複数の超音波プローブ１と診断装置本体３の接続の切り換えは、プローブ選択画面によりオペレータが直接行うため、接続を切り換えるか否かの判断にオペレータの意図を確実に反映することができる。
このようにして、超音波プローブ１と診断装置本体３との接続の切り換えが完了すると、ステップＳ２で再び超音波診断が実施される。

なお、ステップＳ３の中断検知部１２による中断信号の生成は、例えば、図４に示すようにして行われる。ステップＳ２の超音波診断が実施されている時に、ステップＳ１１で、画像生成部９によりＢモード画像が生成されると、ステップＳ１２に進んで、中断検知部１２はＢモード画像において被検体の診断領域からの画像信号があるか否かを判断する。診断領域からの画像信号が検知された場合、すなわち、被検体からの超音波エコーによる受信信号が得られている場合には、中断検知部１２はオペレータが超音波診断を中断していないと判断して、ステップＳ１３に進んで中断信号の生成を行わない。一方、ステップＳ１２で、診断領域からの画像信号が検知されない場合、すなわち、超音波プローブＰ１からの超音波が空中放射されるなどにより被検体からの超音波エコーによる受信信号が得られない場合には、中断検知部１２はオペレータによる超音波診断の中断を検知して、ステップＳ１４に進んで中断信号を生成する。

このように、被検体からの画像信号に基づいて超音波診断が中断されているか否かの判断を行うため、この判断にオペレータの意図を確実に反映させることができる。
また、超音波診断の中断を感知すると自動的にプローブ選択画面が表示部１１に表示されるため、超音波プローブ１と診断装置本体３との接続切り換えにおけるワークフローを減少させることが可能となる。さらに、プローブ選択画面から次に使用する超音波プローブＰ２の選択をオペレータが直接行うため、オペレータの意図に反して接続が切り換えられるのを抑制することができる。

なお、ステップＳ３の中断検知部１２による中断信号の生成は、図５に示すように、ステップＳ１２で診断領域の画像信号があるか否かが確認された後に、診断装置本体３がオペレータにより操作されているか否かを確認して行うこともできる。ステップＳ１２で診断領域からの画像信号がある場合には、ステップＳ１５に進んで診断装置本体３がオペレータにより操作されているか否かが判断される。診断装置本体３が操作されている場合には、中断検知部１２は超音波診断が中断されていないと判断して、ステップＳ１３に進んで中断信号の生成を行わない。一方、ステップＳ１５で、装置本体が操作されていない場合には、中断検知部１２は超音波診断の中断を検知して、ステップＳ１４に進んで中断信号を生成する。
このように、ステップＳ１５において診断装置本体３がオペレータにより操作されているか否かの確認を行うことで、オペレータが超音波プローブＰ１の使用を一時中断して診断装置本体３を操作する場合などに中断信号を生成することがなく、超音波診断の中断の判断においてオペレータの意図をより確実に反映させることができる。

実施の形態２
図６に、実施の形態２に係る超音波診断装置で用いられた超音波プローブ２１の構成を示す。この超音波プローブ２１は、図１に示した実施の形態１における超音波プローブ１において、新たに走査状況検出部２２を設けてプローブ制御部７に接続したものである。走査状況検出部２２は、オペレータが超音波プローブ２１を走査する状況を感知するもので、例えば、超音波プローブ２１の動きを感知するジャイロセンサ、オペレータが超音波プローブ２１を握る圧力を感知する圧力センサ、またはオペレータが超音波プローブ２１に触れる体温を感知する温度センサなどが利用できる。

中断検知部１２による中断信号の生成は、図７に示すように、実施の形態１と同様にして、ステップＳ１１でＢモード画像が生成され、ステップＳ１２でＢモード画像において診断領域の画像信号があるか否かが判断される。ここで、診断領域の画像信号があると判断された場合には、さらにステップＳ２１に進んで走査状況検出部２２により感知された超音波プローブ２１の走査状況に基づいてオペレータが超音波プローブ２１を走査しているか否かが判断される。例えば、走査状況検出部２２により所定値以上の超音波プローブ２１の動きの変化が感知されると、中断検知部１２は超音波プローブ２１をオペレータが走査している、すなわち、超音波診断が中断されていないと判断して、ステップＳ１３に進んで中断信号の生成を行わない。一方、走査状況検出部２２により所定値以上の超音波プローブ２１の動きの変化が感知されない場合には、中断検知部１２は超音波プローブ２１がオペレータにより走査されていないと判断して超音波診断の中断を検知し、ステップＳ１４に進んで中断信号を生成する。
このように、ステップＳ２１において超音波プローブ２１がオペレータにより走査されているか否かの確認を行うことで、オペレータが超音波プローブ２１を被検体から一旦離して再度診断を実施する場合などに中断信号を生成することがなく、超音波診断の中断の判断においてオペレータの意図をより確実に反映することができる。

また、中断検知部１２による中断信号の生成は、図８に示すように、ステップＳ１１でＢモード画像が生成されると、ステップＳ２２でオペレータが超音波プローブ２１を走査しているか否かを判断することで行うこともできる。中断検知部１２は、超音波プローブ２１が走査されていることを走査状況検出部２２が感知した場合に、超音波診断が中断されていないと判断して、ステップＳ１３に進んで中断信号の生成を行わない。一方、中断検知部１２は、超音波プローブ２１が走査されていないことを走査状況検出部２２が感知した場合に、超音波診断の中断を検知して、ステップＳ１４に進んで中断信号を生成する。
このように、超音波プローブ２１の走査状況に基づいて超音波診断が中断されるか否かの判断を行うため、この判断にオペレータの意図を確実に反映させることができる。

１，２１ 振動子プローブ、２ 接続切り換え部、３ 診断装置本体、４ 振動子アレイ、５ 送信回路、６ 受信回路、７ プローブ制御部、８ コネクタ、９ 画像生成部、１０ 表示制御部、１１ 表示部、１２ 中断検知部、１３ 本体制御部、１４ 操作部、１５ 格納部、２２ 走査状況検出部。

Claims (6)

1. 送信駆動部から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記超音波プローブの振動子アレイから出力された受信信号を診断装置本体の受信信号処理部で処理することで得られる受信データに基づき超音波画像を生成して表示部に表示する超音波診断装置であって、
   複数の超音波プローブと、
   複数の超音波プローブのうち診断に使用する１つの前記超音波プローブが前記診断装置本体に接続されるように接続状態を選択的に切り換える接続切り換え部と、
   前記診断装置本体に接続された超音波プローブの使用の中断を検知する中断検知部と、
   前記中断検知部により超音波プローブの使用の中断が検知されると、次に使用する前記超音波プローブを選択するための選択画面を前記表示部に表示させる制御部と
   を備え
   前記表示部に表示された前記選択画面によりオペレータが次に使用する前記超音波プローブを選択すると、その選択された前記超音波プローブと前記診断装置本体とが接続されるように前記制御部が前記接続切り換え部を制御することを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記中断検知部は、被検体からの前記受信信号が得られない場合に、前記診断装置本体に接続された超音波プローブの使用の中断を検知する請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記中断検知部は、さらに前記診断装置本体が操作されていない場合に、前記診断装置本体に接続された超音波プローブの使用の中断を検知する請求項２に記載の超音波診断装置。
4. オペレータが前記超音波プローブを走査する状況を感知する走査状況検出部をさらに備え、
   前記中断検知部は、前記診断装置本体に接続された前記超音波プローブが走査されていないことを前記走査状況検出部が感知した場合に、前記診断装置本体に接続された超音波プローブの使用の中断を検知する請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
5. 前記走査状況検出部は、前記超音波プローブの動きを感知するジャイロセンサ、オペレータが前記超音波プローブを握る圧力を感知する圧力センサ、またはオペレータが前記超音波プローブに触れる体温を感知する温度センサである請求項４に記載の超音波診断装置。
6. 送信駆動部から供給された駆動信号に基づいて超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記超音波プローブの振動子アレイから出力された受信信号を診断装置本体の受信信号処理部で処理することで得られる受信データに基づき超音波画像を生成して表示部に表示する超音波画像生成方法であって、
   複数の超音波プローブと前記診断装置本体との接続状態を選択的に切り換える接続切り換え部により診断に使用する１つの前記超音波プローブを前記診断装置本体に接続し、
   前記診断装置本体に接続された超音波プローブの使用の中断を検知し、
   超音波プローブの使用の中断が検知されると、次に使用する前記超音波プローブを選択するための選択画面を前記表示部に表示し、
   前記表示部に表示された前記選択画面によりオペレータが次に使用する前記超音波プローブを選択すると、その選択された前記超音波プローブと前記診断装置本体とが接続されるように前記接続切り換え部を制御する
   ことを特徴とする超音波画像生成方法。

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