JP5998250B1

JP5998250B1 - 超音波診断装置

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Publication number: JP5998250B1
Application number: JP2015109138A
Authority: JP
Inventors: 彰日下部; 智篠崎
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2015-05-28
Filing date: 2015-05-28
Publication date: 2016-09-28
Anticipated expiration: 2035-05-28
Also published as: JP2016220849A; WO2016190328A1

Abstract

【課題】２つの走査面（バイプレーン）を形成可能な超音波診断装置において、２つの走査面の空間的な関係を分かり易く表示する。【解決手段】２つの断層画像の間にガイダンス像５８が表示される。ガイダンス像５８は第１走査面模擬図形６０及び第２走査面模擬図形６２を有する。第１走査面の実際の回転角度にかかわらず、第１走査面模擬図形６０が回転方向に不動の図形として表示される。第２走査面模擬図形６２の表示回転角度は、第１走査面に対する第２走査面の相対的な回転角度にしたがって定められる。ガイダンス像５８は、電子走査開始端を示す第１球６６及び第２球６７を含む。第２球６７は第２走査面模擬図形と共に回転運動する。第２走査面模擬図形６２における表面と裏面とで異なる着色が施される。【選択図】図３

Description

本発明は超音波診断装置に関し、特に、２つの走査面（バイプレーン）を形成可能な超音波診断装置に関する。

心臓の超音波診断においては、必要に応じて、食道内で超音波を送受波するプローブ（経食道プローブ）が使用される。経食道プローブのヘッド内には、望ましくは、２Ｄアレイ振動子が設けられる。２Ｄアレイ振動子は、例えば、縦横に並んだ数千個にも及ぶ振動素子により構成されるものである。２Ｄアレイ振動子を利用して、ボリュームデータを取得することが可能であり、また、以下に説明するバイプレーンを形成することが可能である。

バイプレーンは第１走査面と第２走査面とにより構成される。第１走査面と第２走査面とが走査面単位で交互に形成される方式、第１走査面を構成するビームと第２走査面を構成するビームとがビーム単位で交互に形成される方式、等が知られている。経食道プローブを利用した心臓の超音波診断においては、例えば、最初に１Ｂモード（通常のＢモード）が選択された上で、第１走査面の位置及び姿勢をマニュアルで調整することにより（典型的には第１走査面を２Ｄアレイ振動子の中心軸周りで回転させることにより）、第１走査面が心臓における主断面に対して合わせられる。次に、２Ｂモード（バイプレーン表示モード）が選択され、第１走査面の位置及び姿勢を維持したまま、第２走査面の位置及び姿勢をマニュアルで調整することにより（典型的には第２走査面を２Ｄアレイ振動子の中心軸周りで回転させることにより）、第２走査面が心臓における補助的に観察を行いたい副断面に対して合わせられる。２Ｂモードでは、第１走査面に対応する第１断層画像と第２走査面に対応する第２断層画像とが横並びで同時に表示され、それらを観察することより、心臓が診断される。

特許第４５４１１４６号明細書特許第５３１４８３３号明細書

以上のような超音波診断においては、第１走査面と第２走査面の設定に際して、それらの空間的関係を正確にかつ容易に認識できることが望まれる。特に、設定済み第１走査面に対して第２走査面を相対的に正しく設定することが求められる。特許文献１の図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ及び図５Ｄには２つの走査面の位置関係を表した像（アイコン）が示されている。その像においては、２つの走査面が単純な２つのラインで表現されているだけなので、２つの走査面の空間的関係を直感的に理解し難い。特に、そのような表示態様では、各走査面の回転状態、傾斜状態（走査面に交差する方向への傾斜状態）及び偏向状態（電子走査方向への傾斜状態）を表現することが困難である。特許文献２の図７には走査面の三次元表現が示されている。しかし、それはバイプレーンを表示するものではない。

以上の要請に応えるために、第１走査面を示す三次元像と第２走査面を示す三次元像とを含む三次元ガイダンス像を表示することが考えられる。しかし、第１走査面の実際の回転角度如何によって、ガイダンス像内において第１走査面を示す三次元像が単なる直線又はそれに近い形態になってしまうなら、第１走査面の形状等を認識することが不可能又は困難となる。第１走査面は超音波診断における主断面に合わされる面であるから、それについては検査者において常に明確に認識できる状況が保たれる必要がある。

なお、第２走査面は、通常、第１走査面の設定が完了した上で、補助的に設定される面である。それ故、仮に、第２走査面を表す三次元像が第２走査面の回転角度によって単純な直線又はそれに近い形態になるとしても、それによる問題は相対的に見て小さいと言いうる。第２走査面の位置及び姿勢の調整では、第２走査面が第１走査面に対して相対的に見てどのような位置及び姿勢にあるのかを観念できることの方が寧ろ大切となる。

本発明の目的は、第１走査面及び第２走査面の空間的関係を認識し易くすることにある。あるいは、本発明の目的は、第１走査面を基準としてそれに対して第２走査面を相対的に正しく設定するための情報を提供することにある。あるいは、経食道用プローブを用いて超音波診断を行う場合において、２つの走査面の設定を支援することにある。

本発明に係る超音波診断装置は、中心軸周りにおいてそれぞれ独立して回転可能な第１走査面及び第２走査面を形成する二次元アレイ振動子と、前記第１走査面と前記第２走査面の空間的関係を三次元的に表現したガイダンス像を形成するガイダンス像形成部と、を含み、前記ガイダンス像は、前記第１走査面を表した第１走査面模擬図形と、前記第２走査面を表した第２走査面模擬図形と、を含み、前記第１走査面の実回転角度にかかわらず、前記ガイダンス画像内において前記第１走査面模擬図形の表示回転角度が固定され、前記第１走査面に対する前記第２走査面の相対的な実回転角度に応じて、前記ガイダンス像内において前記第１走査面模擬図形に対する前記第２走査面模擬図形の相対的な表示回転角度が定められる、ことを特徴とするものである。

上記構成によれば、ガイダンス像において、第１走査面模擬図形に対する第２走査面模擬図形の位置や姿勢を観察することにより、生体内三次元空間における第１走査面と第２走査面の空間的な関係を直感的に認識することが可能となる。例えば、第１走査面を目的断面に正しく位置決めした上で、ガイダンス像の内容を観察しながら、第１走査面との間に所定の空間的関係が成立するように、第２走査面の回転角度が定められる。

三次元表現されるガイダンス像において、第１走査面の実回転角度に応じて第１走査面模擬図形の表示回転角度を変化させることも可能である。しかし、その場合、第１走査面模擬図形の表示回転角度如何によっては、第１走査面模擬図形の表示態様が単なる１本の線あるいはそれに近い形態になってしまう。そのようなケースでは、第１走査面の広がり等を認識することが困難となる。第１走査面模擬図形に対する第２走査面模擬図形の相対的関係を空間的に認識する際にも支障が生じる。第１走査面模擬図形と第２走査面面図形の両方が自由に回転すると、空間的認知上、混乱を招きやすいという点も指摘できる。そこで、上記構成では、第１走査面の実回転角度にかかわらず、第１走査面模擬図形の表示回転角度（ガイダンス像における、仮想的な中心軸周りの第１走査面模擬図形の回転角度）を固定値にしている。第１走査面模擬図形として、例えば下向きに広がった扇状の図形を斜め上方から見たような図形が表示される。第１走査面の実回転角度を認識することが必要であれば、その実回転角度を数値表示したり、回転角度を表す回転子で表示したりしてもよい。ガイダンス像において、第１走査面模擬図形は、回転方向に不動であるが、実際の第１走査面の状態が現されるように、第１走査面模擬図形が他の方向（傾斜方向、偏向方向）に運動してもよい。また、第１走査面模擬図形の電子走査方向の幅が変化してもよい。

ガイダンス像において、第２走査面模擬図形の表示回転角度は、第１走査面に対する第２走査面の相対的な実回転角度を表す。よって、ガイダンス像を参照することにより、第１走査面に対する第２走査面の相対的な回転角度を認識しながら、当該第２走査面の実回転角度を定めることが可能である。第２走査面模擬図形の実際の表示態様がたまたま単なる１本の線あるいはそれに近い形態になったとしても、第１走査面に対する第２走査面の相対的角度は正しく認識され得る。各走査面模擬図形の基本形態を下向きに広がる扇状図形とし、２つの扇状図形を斜め上方から見たようなガイダンス像を構成すれば、特定の場合を除いて、第１走査面模擬図形及び第２走査面模擬図形を、それぞれ立体感をもって視認することが可能である。なお、三次元表現に際し、視点を任意に変更できるようにしてもよいが、簡易な演算のためには視点を固定するのが望ましい。

望ましくは、前記ガイダンス像内においては前記第１走査面模擬図形の一方面が常に現れており、前記ガイダンス像生成部は、前記第１走査面模擬図形の一方面に対して第１識別処理を適用し、前記ガイダンス像内において前記第２走査面模擬図形の一方面が現れている場合にはその一方面に対して第２識別処理を適用し、前記ガイダンス像内において前記第２走査面模擬図形の他方面が現れている場合にはその他方面に対して第３識別処理を適用し、前記第１識別処理、前記第２識別処理及び前記第３識別処理は互いに異なる。この構成によれば、それぞれの面を区別して認識することが可能である。特に、第２走査面模擬図形の表面が見えているのか裏面が見えているのかを容易に識別できる。識別処理は、望ましくは着色処理であるが、他の処理を利用してもよい。

望ましくは、前記第１識別処理は前記第１走査面模擬図形の一方面を第１色で表現する処理であり、前記第２識別処理は前記第２走査面模擬図形の一方面を前記第１色とは異なる第２色で表現する処理であり、前記第３識別処理は前記第２走査面模擬図形の他方面を前記第１色及び前記第２色とは異なる第３色で表現する処理である。この構成によれば、色相をもって各面を容易に識別できる。

望ましくは、前記ガイダンス像生成部は、前記第１走査面模擬図形中において前記第２走査面模擬図形を隠してしまう部分に対して半透明処理を施す。この構成によれば、第２走査面模擬図形の手前側に存在する部分を半透明表現して、その部分を通じて奥側の部分を観察することが可能となる。つまり、第２走査面模擬図形を認識し易くなる。手前側に存在する部分に対する半透明処理に加えて、奥側の部分に対して半透明処理を施してもよい。

望ましくは、前記ガイダンス像は、前記第１走査面及び前記第２走査面を含む生体内三次元空間の仮想的な基底面を表した基底面模擬図形を含む。望ましくは、前記基底面模擬図形上において、前記第１走査面模擬図形が静止し、且つ、前記第２走査面模擬図形が前記第２走査面の実回転角度に応じて回転する。基底面は、座標系を表す面であり、それを模擬した図形が基底面模擬図形である。その表示により三次元空間を直感的に認識し易くなる。

望ましくは、前記基底面模擬図形は、枠図形と、その内部に表現されたクロス図形と、を含む。この構成によれば、第２走査面模擬図形の回転角度を認識し易くなる。望ましくは、枠図形は四角形を斜め上方から見たような図形であり、クロス図形は十字図形を斜め上方から見たような図形である。基底面模擬図形の内で、いずれかの走査面模擬図形に隠れてしまう部分については非表示としてもよいし、半透明表現されてもよい。

望ましくは、前記ガイダンス像は、更に、前記第１走査面を形成するためのビーム走査における基準端を示す静止図形としての第１基準端図形と、前記第２走査面を形成するためのビーム走査における基準端を示す運動図形としての第２基準端図形と、を含み、前記ガイダンス像内において前記中心軸に対応する仮想的な中心軸周りで前記第２走査面模擬図形が回転する際、それに伴って前記第２基準端図形も回転する。各基準端は望ましくは電子走査開始端である。基準端図形は、基準端がいずれの側であるのかを示す図形である。

望ましくは、前記第１基準端図形の色は前記第１走査面模擬図形に対して施されている色と同じであり、前記第２基準端図形の色は前記第２走査面模擬図形に対して施されている色と同じである。この構成によれば、図形間の対応関係を見誤ることを防止できる。望ましくは、前記第１基準端図形及び前記第２基準端図形はそれぞれ球体のように表現される。球体であれば、つまり立体表現されれば、ガイダンス像内において、回転しても常に同じようなサイズ及び形態で表示されるから、視認性を向上できる。球体表現に際しては陰影処理を施すのが望ましい。

望ましくは、前記第１走査面及び前記第２走査面の内で少なくとも一方の走査面が当該一方の走査面に交差する傾斜方向に運動可能であり、前記一方の走査面の傾斜角度に応じてそれに対応する走査面模擬図形の傾斜角度が定められる。望ましくは、前記第１走査面及び前記第２走査面の内で少なくとも一方の走査面が当該一方の走査面の電子走査方向としての偏向方向に運動可能であり、前記一方の走査面の偏向角度に応じてそれに対応する走査面模擬図形の偏向角度が定められる。このように、ガイダンス像内において、第２走査面の相対的な回転に加え、一方又は両方の走査面についての傾斜状態や偏向状態が表現されてもよい。

本発明に係る超音波診断装置は、中心軸周りにおいてそれぞれ独立して回転可能な第１走査面及び第２走査面を形成する二次元アレイ振動子を有する経食道用プローブと、前記第１走査面に対応する第１断層画像及び前記第２走査面に対応する第２断層画像を形成する断層画像形成部と、前記第１走査面と前記第２走査面の空間的関係を三次元的に表現したガイダンス像を形成するガイダンス像形成部と、表示画面上に前記第１断層画像及び前記第２断層画像を左右方向に並べて表示すると共に、前記表示画面上における前記第１断層画像と前記第２断層画像との間の中間領域に前記ガイダンス像を表示する表示部と、を含み、前記ガイダンス像は、前記第１走査面を表した第１走査面模擬図形と、前記第２走査面を表した第２走査面模擬図形と、を含み、前記第１走査面の実回転角度にかかわらず、前記ガイダンス画像内において前記第１走査面模擬図形の表示回転角度が固定され、前記第１走査面に対する前記第２走査面の相対的な実回転角度に応じて、前記ガイダンス画像内において前記第１走査面模擬図形に対する前記第２走査面模擬図形の相対的な表示回転角度が定められる、ことを特徴とするものである。

望ましくは、前記第１断層画像の近傍に、前記第１走査面を形成するための第１ビーム走査における第１基準端を示す第１基準端マーカーが表示され、前記第２断層画像の近傍に、前記第２走査面を形成するための第２ビーム走査における第２基準端を示す第２基準端マーカーが表示され、前記ガイダンス像は、更に、前記第１基準端を示す静止図形としての第１基準端図形と、前記第２基準端を示す運動図形としての第２基準端図形と、を含む。

本発明によれば、第１走査面及び第２走査面の空間的関係を認識し易くなる。あるいは、本発明によれば、第１走査面を基準としてそれに対して第２走査面を相対的に正しく設定するための情報を提供できる。あるいは、経食道用プローブを用いて超音波診断を行う場合において、２つの走査面の設定を支援できる。

本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態を示すブロック図である。バイプレーン表示を示す図である。ガイダンス像の第１例を示す図である。診断時の操作及び動作を示すフローチャートである。ガイダンス像の第２例を示す図である。ガイダンス像の第３例を示す図である。ガイダンス像の第４例を示す図である。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

図１には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されている。この超音波診断装置は病院等の医療機関に設置され、被検者に対する超音波の送受波により超音波画像を形成する装置である。本実施形態に係る超音波診断装置は以下に詳述するように経食道プローブを備えている。経食道プローブを用いて心臓に対する体内からの超音波診断が実施される。

図１において、超音波診断装置は、経食道プローブ１０と装置本体１２とを有している。経食道プローブ１０は、挿入管、操作部、ケーブル及びコネクタ等で構成され、図１においては、挿入管における先端部としてのヘッド１４が示されている。ヘッド１４は、被検者の口から食道へ差し込まれる。ヘッド１４の基端側には図示されていない関節部が設けられている。操作部における１又は複数のつまみを操作することにより、ヘッド１４を任意の方向に向けることが可能である。

ヘッド１４内には積層体１６が配置されている。積層体１６は振動子１８及び電子回路２０を有している。振動子１８は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に整列した複数の振動素子により構成される。例えば数千個の振動素子により構成される。振動子１８は、いわゆる２Ｄアレイ振動子であり、それによって第１走査面２４及び第２走査面２６が電子的に形成される。図１に示す例においては、第１走査面２４に対して直交関係をもって第２走査面２６が形成されている。各走査面２４，２６は振動子１８の中心軸２２を回転軸として個別的に回転運動する。検査者すなわちユーザーにより個々の走査面２４，２６の回転角度を任意に定めることが可能である。超音波ビームの二次元走査により、いわゆるボリュームデータを取得することも可能である。

第１走査面２４は、超音波ビームを電子走査することにより形成される。第２走査面２６も超音波ビームを電子走査することにより形成される。本実施形態においては、振動子１８として２Ｄアレイ振動子が設けられているため、任意の方向に超音波ビームを形成することが可能であり、すなわち各走査面２４，２６の位置及び姿勢を自在に定めることが可能である。一般に、心臓の超音波診断においては、心臓における、観察対象となる主断面に対して第１走査面２４が合わせられ、次に、その状態を維持したまま、心臓における補助断面（副断面）に対して第２走査面が合わせられる。２つの走査面に対応する２つのリアルタイム断層画像を観察することにより、心臓の機能等が診断される。２つの走査面２４，２６の回転角度に加えて、２つの走査面２４，２６の走査範囲を自在に可変することが可能である。２つの走査面２４，２６の内の一方又は両方についての傾斜角度及び偏向角度を任意に可変できるように構成するのが望ましい。

電子回路２０はチャンネルリダクション回路として機能する。すなわち、電子回路２０は、複数の送信サブビームフォーマ及び複数の受信サブビームフォーマを構成するものである。電子回路２０がヘッド１４内に配置されていることにより、挿入管等を通過する信号線数を大幅に削減できる。ちなみに、図１においては、第１走査面２４及び第２走査面２６が振動子１８の上側に描かれている。このような態様において、上方から見て角度θは反時計回り方向として定義される。

次に、装置本体１２について説明する。送受信部２８は、送信メインビームフォーマ及び受信メインビームフォーマとして機能する。送信時において、送受信部２８は、振動子１８に向けて複数の送信信号を供給する。また、受信時において、振動子１８から出力される複数の受信信号が送受信部２８に入力され、送受信部２８において整相加算される。これにより、超音波ビームごとにビームデータが得られる。

例えば、三次元空間において超音波ビームの二次元スキャンを実行した場合、複数のビームデータからなるボリュームデータが取得され、それが三次元画像形成部３０へ送られる。三次元画像形成部３０は、ボリュームデータに基づいて生体内の三次元領域を立体的に表現した三次元画像を形成する。その画像データは表示処理部３４へ送られる。

１Ｂモード（通常のＢモード）が選択されている場合、１つの走査面が形成され、それに対応する複数のビームデータすなわちフレームデータが断層画像形成部３２に送られる。断層画像形成部３２は、フレームデータに基づいてＢモード画像を形成する。その画像データが表示処理部３４へ送られる。２Ｂモード（バイプレーン表示モード）が選択された場合、第１走査面２４及び第２走査面２６に対応する２つのフレームデータが断層画像形成部へ順次送られる。断層画像形成部３２は、第１走査面２４に対応する第１走査画像及び第２走査面２６に対応する第２走査画像を順次形成し、それらの画像データを表示処理部３４へ送る。

表示処理部３４は、画像合成機能、カラー処理機能等を備える。表示処理部３４から出力された信号が表示部４２に送られる。表示部４２の表示画面上には、三次元画像、２つの断層画像（バイプレーン画像）等が表示される。制御部３６は、ＣＰＵ及びプログラムによって構成される。その機能としてグラフィック画像形成部３８が図示されている。グラフィック画像形成部３８は、超音波画像に合成されるグラフィック画像を形成するモジュールである。本実施形態においては、グラフィック画像形成部３８がガイダンス像形成部４０を備えている。ガイダンス像形成部４０は、２Ｂモードすなわちバイプレーンモードにおいて、２つの断層画像の間に表示されるガイダンス像を形成するモジュールである。ガイダンス像については後に詳述する。表示処理部３４は、２Ｂモードが選択された場合、２つのガイダンス像の間にガイダンス像が含まれるように画像合成処理を実行する。

入力部４４はキーボードやトラックボール等を含む操作パネルである。入力部４４を用いて、検査者はモード選択等を行うことができる。送受信部２８は電子回路として構成され、断層画像形成部３２及び三次元画像形成部３０は専用のハードウェアとして構成される。表示処理部３４もハードウェアとして構成される。グラフィック画像形成部３８は実質的にソフトウェアの機能として実現されているが、それが専用のハードウェアによって構成されてもよい。ガイダンス像形成部４０についても同様である。

図２には、表示部における表示画面４６が示されている。そこではバイブレーン表示が行われている。すなわち、表示画面４６には、第１断層画像４８と第２断層画像５０とが表示されている。それらはいずれもリアルタイムＢモード断層画像である。第１断層画像４８は第１走査面に対応する画像であり、第２断層画像５０は第２走査面に対応する画像である。第１断層画像４８の上部右隣には開始端マーカー５２が表示されている。それは、第１走査面を形成する際における超音波ビーム走査における電子走査の開始側を示すものである。同様に、第２断層画像５０の上部右側には開始端マーカー５４が示されている。それは第２走査面を形成する際における超音波ビーム走査における電子走査の開始端を示すものである。そのようなマーカー５２，５４によって、表示された各断層画像が表面であるか裏面であるかを容易に識別できる。断層画像４８にはマーカー５６が示されている。このマーカー５６は、第１走査面を横切る第２走査面の位置を示すものである。

第１断層画像４８と第２断層画像５０との間には逆三角形の形を有する隙間が生じている。その隙間に本実施形態においては三次元的なガイダンス像５８が表示されている。ガイダンス像５８は、第１走査面に対する第２走査面の相対的な空間的な関係を表す模式図である。ガイダンス像５８には、後に説明するように、第１走査面の絶対的な回転角度を表す数値及び第２走査面についての絶対的な回転角度を示す数値が含まれる。隙間にガイダンス像５８を表示したのでデッドスペースを有効活用できるという利点を得られる。あるいは、ガイダンス像５８の表示によりいずれかの断層画像が部分的に隠されてしまう問題を回避できる。ガイダンス像５８を他の位置に表示するようにしてもよい。

図３には、ガイダンス像の第１例が示されている。ガイダンス像は、第１走査面及び第２走査面を含む三次元空間を模擬した像であって、三次元空間を斜め上方から観察した三次元表現態様を有するものである。ガイダンス像５８は、この第１例において、第１走査面模擬図形６０と、第２走査面模擬図形６２と、を有している。第１走査面模擬図形６０は、第１色相としてのグレーで表現される。それは扇状の形態を有している。各走査面の形成にあたってはいわゆる電子セクタ方式が適用され、それによって形成される走査面は扇状であるため、第１走査面模擬図形６０も扇状の形態を有している。第２走査面模擬図形６２も扇状の形態を有している。ちなみに、図３における上方が振動子側であり、下方が心臓側である。第２走査面模擬図形６２は、図３に示す態様において、いわゆる表（おもて）面を示しており、それに対しては赤の着色が施されている。仮想的な中心軸６８すなわちＺ軸を境として、第１走査面模擬図形６０は、一方側部分６０Ａと他方側部分６０Ｂとに区別される。同様に、第２走査面模擬図形６２は中心軸６８を境として、一方側部分６２Ａと他方側分６２Ｂとに区別される。第１走査面模擬図形６０における一方側部分６０Ａの内で、一部７６が第２走査面模擬図形６２における一方側部分６２Ａの一部を覆っている。本実施形態においては、その一部７６（すなわち手前側部分）に対して半透明処理が施されている。その部分は例えばグレーと赤の中間色をもって表現される。この構成によれば一部７６を介してその裏側にある第２走査面模擬図形６２の全部を観察することが可能である。

第１走査面模擬図形６０における他方側部分６０Ｂの内で一部分が第２走査面模擬図形６２における一部７４によって覆われている。本実施形態においては、そこに対しては半透明処理が施されていないが、その一部７４に対して半透明処理を施すようにしてもよい。少なくとも表側にある部分に対して半透明処理を施せば、裏側にある部分が完全に隠されてしまう事態を回避できる。本実施形態よれば、第２走査面模擬図形６２の全体をより明確にかつ立体的に認識できるという利点を得られる。

ガイダンス像５８は、第１走査面模擬図形６０及び第２走査面模擬図形６２の他、第１球６６、第２球６７及び基底面模擬図形６４等を有している。第１球６６は、第１走査面についての電子走査開始端を表すグラフィック要素であり、第２球６７は第２ビーム走査における電子走査開始端を示すグラフィック要素である。第１球６６は、第１走査面模擬図形６０と共に中心軸６８回りにおいて回転運動する。同じく、第２球６７は第２走査面模擬図形６２と共に中心軸６８回りにおいて回転運動する。第１球６６は第１走査面模擬図形６０と同じ色で表示され、具体的にはグレー表現されている。第２球６７は、第２走査面模擬図形６２に対して施された色により着色されており、図示の例においては赤色で表現されている。２つの球６６，６７とも、印影処理が施されており、すなわち立体的な球のように表現されている。その結果、どの回転位置にあっても各球６６，６７を明瞭に認識することが可能である。ちなみに、２つの球が重なりあった場合には、手前側の球が優先的に表示される。

基底面模擬図形６４は、三次元空間の広がりを表現するグラフィック要素であり、本実施形態において、基底面模擬図形６４は、枠６４Aと十字６４Bとからなる。十字６４BはＸ軸線６６ｘとＹ軸線６６ｙとからなる。それらの軸線６６ｘ，６６ｙは中心軸６８においてクロスしている。２つの走査面を含む立方体状の三次元空間を想定した場合、この基底面模擬図形６４は三次元空間の底面に相当するものである。このような基底面模擬図形６４を２つの走査面模擬図形６０，６２の下側に描くことにより、それらの回転角度を直感的に認識し易くなる。

ガイダンス像５８は、２つのインジケータ７０，７２を有している。インジケータ７０は絶対角度インジケータであり、それは第１走査面の絶対的な回転角度すなわち実回転角度を表している。図３においては０度が示されている。つまり、第１走査面の実回転角度は０度である。インジケータ７２も絶対角度インジケータであり、それは第２走査面の絶対的な回転角度を示すものである。図３においてインジケータ７２は４５度を示している。

本実施形態においては、ガイダンス像５８において、第１走査面模擬図形６０の表示回転角度は常に固定されている。すなわち、第１走査面の実回転角度が変動しても、ガイダンス像５８内において、第１走査面模擬図形６０の姿勢は回転方向に変化しない。表示回転角度は、中心軸６８周りにおける図形の回転角度である。第１走査面模擬図形６０が固定的に表示されるとしても、絶対角度インジケータ７０の値を読み取ることにより、第１走査面の絶対的な回転角度を正しく認識することが可能である。

第２走査面模擬図形６２の表示回転角度は、第１走査面に対する第２走査面の相対的な回転角度に従って、定められる。例えば第１走査面に対して第２走査面が相対的に４５度回転している場合、図３に示すように、第１走査面模擬図形６０からθ方向（時計回り方向）に４５度回転した姿勢をもって第２走査面模擬図形６２が表現される。その際、インジケータ７２を参照することにより、第２走査面の絶対的な回転角度を具体的に認識することができる。通常の超音波検査においては、第１走査面を定めた上で第２走査面を設定する際、医師は第２走査面の絶対的な回転角度として定めるべき角度を知っているので、本実施形態ではインジケータ７２として絶対的な回転角度を表示するようにしている。但し、インジケータ７２により、第１走査面に対する第２走査面の相対的な回転角度を表示するようにしてもよい。あるいは、第２走査面について絶対的な回転角度と相対的な回転角度の両方を表示するようにしてもよい。ちなみに、第２走査面模擬図形６２が一定角度回転して、見えている面（表示面）が表面から裏面に切り替わった場合、その裏面は赤色とは別の色相、例えば黄色で示される。したがって、第２走査面６２に施されている色相を見ることにより、現状において表面が表示されているのか裏面が表示されているのかを誤りなく認識することが可能である。ちなみに、その表示色と第２球６７との表示色は同一とされているため、第２球６７と第２走査面模擬図形６２との対応関係を誤認することはない。

図４に示すフローチャートは操作及び動作を示す流れ図である。Ｓ１０においては、挿入管が食道内に挿入される。Ｓ１２においては、検査者の操作によりヘッド位置及び姿勢が調整される。Ｓ１４においては、この例において、まず１Ｂモードが選択され、表示された断層画像を見ながら、第１走査面の回転角度等が調整される。その場合においては、経食道プローブの操作部に設けられたつまみあるいは操作パネル上のつまみが操作される。第１走査面の回転角度が適切に設定された上、Ｓ１６において、２Ｂモードへの切替が実施される。これにより、図２に示したように２つの断層画像が並列表示される。それらの画像の間にガイダンス像が表示される。Ｓ１８では、ガイダンス像における表示内容を参照しつつ、２Ｂモードにおいて、第２走査面の回転角度等が調整される。その場合においても、操作部上あるいは操作パネル上のつまみが操作される。例えば、第１走査面に対して直交した第２走査面を設定する場合、２つのインジケータを参照しつつ、第２走査面が正しく直交するように回転角度が調整される。ガイダンス像においては、第２走査面模擬図形が第１走査面模擬図形に対する相対的な回転位置に表示されるので、第１走査面を基準としつつ、それとの関係において第２走査面を適切かつ迅速に設定することが可能である。Ｓ２０においては、必要であれば、第１走査面又は第２走査面の回転角度等が再調整される。

なお、図４に示す例においては、２Ｂモードからガイダンス像が表示されたが、最初からガイダンス像が表示されていてもよい。

図５には、ガイダンス像の第２例が示されている。ガイダンス像８２は、図３に示した第１例と同様に、第１走査面模擬図形８４と第２走査面模擬図形８６とを有し、更に第１球９０及び第２球９２を有している。インジケータ８８に示すように、第２走査面の相対的な回転角度は２２５度であり、つまり図５において、第２走査面模擬図形８６においては裏面８６Ａが現れている。この面は本実施形態において黄色で表現されている。これに伴い第２球９２も黄色で表現されている。第１走査面模擬図形８４及び第１球９０はいずれもグレーで表現されている。

図６には、ガイダンス像の第３例が示されている。ガイダンス像１００は、第１走査面模擬図形１０２及び第２走査面模擬図形１０４を有する。第２走査面模擬図形１０４においては表面１０４Ａが表れており、それは赤色で表現されている。ガイダンス像１００で示されるように、第２走査面模擬図形１０４は、それに交差（直交）する傾斜方向に傾斜している。すなわち、第２走査面模擬図形１０４の傾斜角度として、第２走査面の実際の傾斜角度が表現されている。傾斜状態にある第２走査面模擬図形１０４が更に回転運動するように構成してもよい。

図７にはガイダンス像の第４例が示されている。ガイダンス像１０６は、第１走査面模擬図形１０８と第２走査面模擬図形１１０とを有する。第１走査面模擬図形１０８は、第１ビーム走査方向に偏向した姿勢を有している。すなわち、第１走査面模擬図形１０８の中心線が第１ビーム走査方向に傾斜しており、第１走査面模擬図形１０８において回転中心軸に対して非対称の状態が生じている。図７においては、絶対回転角度０度が付された第１走査面模擬図形に対して、絶対的回転角度４５度が付された第２走査面模擬図形１１０が４５度の角度をもって交差している。なお、各走査面模擬図形１０８，１１０は、各走査面の実際の走査範囲に対応した広がり角度をもって表現されている。

上記実施形態においては、各走査面模擬図形の基本形態として扇状の形態が採用されたが、便宜的に三角形の形態を採用することも可能である。本実施形態においては、２つの走査面を含む三次元空間に対してその斜め上方に視点を設定したが、その視点を自由に変更できるようにしてもよい。本実施形態のような視点設定によれば、２つの模擬図形の空間的な関係を俯瞰的に認識し易いという利点を得られる。本実施形態に示したガイダンス像を倒立させるようにしてもよい。その場合においては基底面模擬図形をガイダンス像の上側に表示してもよいし、その下側に表示するようにしてもよい。

１０経食道プローブ、１２装置本体、１４ヘッド、１８振動子、２０電子回路、３２断層画像生形成部、３８グラフィック画像生成部、４０ガイダンス像形成部、６０第１走査面模擬図形、６２第２走査面模擬図形、６４基底面模擬図形、６６第１球、６７第２球。

Claims

中心軸周りにおいてそれぞれ独立して回転可能な第１走査面及び第２走査面を形成する二次元アレイ振動子と、
前記第１走査面と前記第２走査面の空間的関係を三次元表現したガイダンス像を形成するガイダンス像形成部と、
を含み、
前記ガイダンス像は、前記第１走査面を表した第１走査面模擬図形と、前記第２走査面を表した第２走査面模擬図形と、を含み、
前記第１走査面の実回転角度にかかわらず、前記ガイダンス像内において前記第１走査面模擬図形の表示回転角度が固定され、
前記第１走査面に対する前記第２走査面の相対的な実回転角度に応じて、前記ガイダンス画像内において前記第１走査面模擬図形に対する前記第２走査面模擬図形の相対的な表示回転角度が定められる、
ことを特徴とする超音波診断装置。
請求項１記載の装置において、
前記ガイダンス像内においては前記第１走査面模擬図形の一方面が常に現れており、
前記ガイダンス像生成部は、前記第１走査面模擬図形の一方面に対して第１識別処理を適用し、前記ガイダンス像内において前記第２走査面模擬図形の一方面が現れている場合にはその一方面に対して第２識別処理を適用し、前記ガイダンス像内において前記第２走査面模擬図形の他方面が現れている場合にはその他方面に対して第３識別処理を適用し、
前記第１識別処理、前記第２識別処理及び前記第３識別処理は互いに異なる、
ことを特徴とする超音波診断装置。
請求項２記載の装置において、
前記第１識別処理は前記第１走査面模擬図形の一方面を第１色で表現する処理であり、前記第２識別処理は前記第２走査面模擬図形の一方面を前記第１色とは異なる第２色で表現する処理であり、前記第３識別処理は前記第２走査面模擬図形の他方面を前記第１色及び前記第２色とは異なる第３色で表現する処理である、
ことを特徴とする超音波診断装置。
請求項１記載の装置において、
前記ガイダンス像生成部は、前記第１走査面模擬図形中において前記第２走査面模擬図形を隠してしまう部分に対して半透明処理を施す、
ことを特徴とする超音波診断装置。
請求項１記載の装置において、
前記ガイダンス像は、前記第１走査面及び前記第２走査面を含む生体内三次元空間の仮想的な基底面を表した基底面模擬図形を含む、
ことを特徴とする超音波診断装置。
請求項５記載の装置において、
前記基底面模擬図形上において、前記第１走査面模擬図形が静止し、且つ、前記第２走査面模擬図形が前記第２走査面の実回転角度に応じて回転する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
請求項５記載の装置において、
前記基底面模擬図形は、枠図形と、その内部に表現されたクロス図形と、を含む、
ことを特徴とする超音波診断装置。
請求項１記載の装置において、
前記ガイダンス像は、更に、
前記第１走査面を形成するためのビーム走査における基準端を示す静止図形としての第１基準端図形と、
前記第２走査面を形成するためのビーム走査における基準端を示す運動図形としての第２基準端図形と、
を含み、
前記ガイダンス像内において、前記中心軸に対応する仮想的な中心軸周りで前記第２走査面模擬図形が回転する際、それに伴って前記第２基準端図形も回転する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
請求項８記載の装置において、
前記第１基準端図形の色は前記第１走査面模擬図形に対して施されている色と同じであり、
前記第２基準端図形の色は前記第２走査面模擬図形に対して施されている色と同じである、
ことを特徴とする超音波診断装置。
請求項８記載の装置において、
前記第１基準端図形及び前記第２基準端図形はそれぞれ球体のように表現される、
ことを特徴とする超音波診断装置。
請求項１記載の装置において、
前記第１走査面及び前記第２走査面の内で少なくとも一方の走査面が当該一方の走査面に交差する傾斜方向に運動可能であり、
前記一方の走査面の傾斜角度に応じてそれに対応する走査面模擬図形の傾斜角度が定められる、
ことを特徴とする超音波診断装置。
請求項１記載の装置において、
前記第１走査面及び前記第２走査面の内で少なくとも一方の走査面が当該一方の走査面の電子走査方向としての偏向方向に運動可能であり、
前記一方の走査面の偏向角度に応じてそれに対応する走査面模擬図形の偏向角度が定められる、
ことを特徴とする超音波診断装置。
中心軸周りにおいてそれぞれ独立して回転可能な第１走査面及び第２走査面を形成する二次元アレイ振動子を有する経食道用プローブと、
前記第１走査面に対応する第１断層画像及び前記第２走査面に対応する第２断層画像を形成する断層画像形成部と、
前記第１走査面と前記第２走査面の空間的関係を三次元的に表現したガイダンス像を形成するガイダンス像形成部と、
表示画面上に前記第１断層画像及び前記第２断層画像を左右方向に並べて表示すると共に、前記表示画面上における前記第１断層画像と前記第２断層画像との間の中間領域に前記ガイダンス像を表示する表示部と、
を含み、
前記ガイダンス像は、前記第１走査面を表した第１走査面模擬図形と、前記第２走査面を表した第２走査面模擬図形と、を含み、
前記第１走査面の実回転角度にかかわらず、前記ガイダンス画像内において前記第１走査面模擬図形の表示回転角度が固定され、
前記第１走査面に対する前記第２走査面の相対的な実回転角度に応じて、前記ガイダンス像内において前記第１走査面模擬図形に対する前記第２走査面模擬図形の相対的な表示回転角度が定められる、
ことを特徴とする超音波診断装置。
請求項１３記載の装置において、
前記第１断層画像の近傍に、前記第１走査面を形成するための第１ビーム走査における第１基準端を示す第１基準端マーカーが表示され、
前記第２断層画像の近傍に、前記第２走査面を形成するための第２ビーム走査における第２基準端を示す第２基準端マーカーが表示され、
前記ガイダンス像は、更に、
前記第１基準端を示す静止図形としての第１基準端図形と、
前記第２基準端を示す運動図形としての第２基準端図形と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。