WO2010050555A1 - 超音波観測装置 - Google Patents

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WO2010050555A1
WO2010050555A1 PCT/JP2009/068592 JP2009068592W WO2010050555A1 WO 2010050555 A1 WO2010050555 A1 WO 2010050555A1 JP 2009068592 W JP2009068592 W JP 2009068592W WO 2010050555 A1 WO2010050555 A1 WO 2010050555A1
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WO
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ultrasonic
observation apparatus
scanning
electronic
probe
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/068592
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English (en)
French (fr)
Inventor
知弘 鯖田
Original Assignee
オリンパスメディカルシステムズ株式会社
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Priority to US12/825,970 priority patent/US20110015523A1/en

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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/12Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves in body cavities or body tracts, e.g. by using catheters
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/13Tomography
    • A61B8/14Echo-tomography
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4438Means for identifying the diagnostic device, e.g. barcodes

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic observation apparatus, and more particularly to an ultrasonic observation apparatus capable of acquiring a plurality of ultrasonic tomographic images manually.
  • an ultrasonic observation device repeatedly transmits ultrasonic pulses from an ultrasonic transducer to a biological tissue, receives an echo signal of the ultrasonic pulse reflected from the biological tissue, and receives an ultrasonic tomogram of the subject.
  • a device for displaying images Widely used as a device for displaying images.
  • a magnetic field generation element is provided at the tip of the probe, and a detection element for detecting a magnetic field generated from the magnetic field generation element is provided outside the subject. Based on the magnetic field obtained by the detection element, the position and orientation of the scanning surface of the electronic radial scan perpendicular to the probe axis are detected. Based on the detected position and orientation information, voxel data is generated so that a distortion-free 3D image can be displayed.
  • the ultrasonic observation device includes a mechanical scanning type that scans the inside of a body cavity by mechanically rotating a tip having an ultrasonic transducer.
  • the apparatus “Ultrasound observation apparatus for endoscope EU-M2000” manufactured and sold by the applicant of the present application is a machine scanning type, and can generate a three-dimensional image by so-called manual scanning.
  • this apparatus since there is no element for detecting the position and orientation at the tip of the probe, there is an advantage that there is no problem of cost and enlargement of the tip.
  • this apparatus is limited to a mechanical scanning type.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining a case where an operator acquires image data by hand-scanning a probe. A surgeon inserts the tip of the probe to a desired position, and performs manual scanning in which the inserted probe is pulled back by hand to obtain a plurality of tomographic image data. In the case of FIG. 16, the tip is drawn from the position A through the position C to the position B.
  • the operator sets the display range of the ultrasonic tomographic image to 12 cm, releases the freeze, and performs a manual scanning from the position A to the position B.
  • the probe reaches position B, the image freezes.
  • the operator when looking at the obtained tomographic image and enlarging a specific part, for example, a tumor part, the operator changes the display range to, for example, 3 cm, and again from the position A to the position B described above.
  • the probe is manually scanned in the same procedure as described above.
  • the specific portion is enlarged and displayed, so that the surgeon can perform detailed observation.
  • three-dimensional image data can be generated by performing manual scanning.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating an example of 3D display of a tomographic image obtained by the mechanical scanning method when the display range is 12 cm.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating an example of 3D display of a tomographic image obtained by the mechanical scanning method when the display range is 3 cm.
  • 17 and 18 show display examples of ultrasonic tomographic images displayed on the monitor screen, the left side shows the tomographic image of the scanning plane orthogonal to the probe axis, and the right side shows the tomographic image along the probe axis direction. Images are shown.
  • the stroke time when the manual scanning from position A to position B is performed in the tomographic image in the probe axis direction on the right side is constant (FIG. 17 and FIG. In the case of 18, both are 12 seconds).
  • stroke time (number of frames / frame rate)
  • stroke time of the cross-sectional view along the guide direction in FIG. 17 is the same as the stroke time of the cross-sectional view along the guide direction in FIG.
  • the guide speed speed when pulling the probe from position A to position B
  • the guide speed speed when pulling the probe from position A to position B
  • FIG. 19 is a diagram illustrating an example of 3D display of a tomographic image obtained by an electronic scanning method when the display range is 12 cm.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating an example of 3D display of a tomographic image obtained by an electronic scanning method when the display range is 3 cm.
  • the display range is first set to 12 cm and the tomographic image in the subject (FIG. 19) is viewed and then the display range is changed to 3 cm to obtain the tomographic image of the subject (FIG. 20),
  • the number of frames displayed in the right area is constant.
  • the frame rate is higher when the display range is 3 cm than when the display range is 12 cm. Therefore, on the monitor screen, the stroke time differs between the case where the display range is 12 cm and the case where the display range is 3 cm, as shown in FIGS.
  • the stroke time is 12 seconds in the case of FIG. 19 and 6 seconds in the case of FIG. This can be easily understood from the fact that the stroke time in the above equation is changed according to the value of the frame rate since the number of frames is constant.
  • the frame rate is increased and the stroke time is shortened, so that the entire tumor to be viewed may not be displayed on the screen.
  • the display range is 3 cm, only half of the tumor portion that the operator wants to enlarge and observe is displayed. This is because the surgeon has operated the probe at the same speed as the guide speed when the display range is 12 cm when the display range is 3 cm.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems.
  • An object of the present invention is to provide an ultrasonic observation apparatus that does not require complicated manual scanning.
  • the ultrasonic observation apparatus of the present invention manually moves an ultrasonic probe or an ultrasonic endoscope with respect to a subject, and displays a plurality of time-series ultrasonic tomographic images along with the movement.
  • the control unit controls the number of display frames of the ultrasonic tomographic image per stroke time to be constant.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to a first embodiment of the present invention. It is a block diagram of the part regarding operation
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of a part of a flow of a frame rate fixing process in step S2 of FIG. 10 is a timing chart of a conventional freeze control signal, frame synchronization signal F_sync, TX trigger, and frame rate control signal FRM_CNT.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • an ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the present embodiment includes a mechanical scanning ultrasonic probe 2, an electronic scanning ultrasonic endoscope 3, and an ultrasonic observation apparatus 4. Configured.
  • a monitor 5 and an operation setting unit 6 are connected to the ultrasonic observation apparatus 4.
  • the ultrasonic observation device 4 is configured so that a mechanical scanning ultrasonic endoscope or ultrasonic probe (in this case, an ultrasonic probe) 2 and an electronic scanning ultrasonic endoscope 3 can be detachably connected to each other. Yes.
  • the ultrasonic observation apparatus 4 obtains an echo signal from the connected ultrasonic probe 2 and ultrasonic endoscope 3 to construct an ultrasonic tomographic image, and displays the ultrasonic tomographic image on the monitor 5.
  • an ultrasonic endoscope will be described as an example of an electronic scanning device, but a manual electronic scanning device described below is an endoscope. It may not be, and a normal electronic scanning type ultrasonic probe may be used.
  • the mechanical scanning ultrasonic probe 2 has an insertion portion 11 formed in an elongated shape so as to be easily inserted into a subject or the like, and an operation portion 12 provided at the rear end of the insertion portion 11.
  • an ultrasonic transducer 14 is fixed to the distal end side of a flexible shaft 13 that is inserted through the insertion portion 11.
  • the rear end of the flexible shaft 13 is connected to a rotation drive unit 15 disposed in the operation unit 12.
  • the rotation driving unit 15 mechanically drives the ultrasonic transducer 14 to rotate by rotating the flexible shaft 13 with a motor (not shown).
  • the rotation drive unit 15 is provided with a rotation position detection unit such as an encoder (not shown).
  • the periphery of the ultrasonic transducer 14 is filled with an ultrasonic propagation medium (not shown) that transmits (propagates) ultrasonic waves.
  • the operation unit 12 is provided with a machine-side connector 16 that is detachably connected to the ultrasonic observation apparatus 4.
  • the machine-side connector 16 has a machine-side electrical contact portion 16a to which a signal line from the rotation drive unit 15 is connected.
  • the machine-side connector 16 has a machine-side connection detection protrusion 16b for detecting by a connection detection unit 33 described later that the mechanical scanning ultrasonic probe 2 is connected to the ultrasonic observation apparatus 4. Is provided.
  • the ultrasonic transducer 14 of the mechanical scanning ultrasonic probe 2 is connected to the ultrasonic observation device 4 by connecting the machine-side connector 16 to the ultrasonic observation device 4 via a signal line inserted through the flexible shaft 13. Is electrically connected.
  • the electronic scanning ultrasonic endoscope 3 has an insertion portion 21 that is formed in an elongated shape so as to be easily inserted into a subject or the like, and an operation portion 22 provided at the rear end of the insertion portion 21.
  • an ultrasonic transducer 23 is disposed at the distal end portion of the insertion portion 21.
  • the ultrasonic transducer 23 is formed by arranging a plurality of transducer elements 23a.
  • the operation unit 22 is provided with an electronic connector 24 that is detachably connected to the ultrasonic observation apparatus 4.
  • the electronic connector 24 is provided with an electrical contact portion 24a to which a signal line from the ultrasonic transducer 23 is connected.
  • the electronic side connector 24 has an electronic side connection detection projection 24b for detecting by the connection detection unit 33 described later that the electronic scanning ultrasonic endoscope 3 is connected to the ultrasonic observation apparatus 4. Is provided.
  • the ultrasonic transducer 23 of the electronic scanning ultrasonic endoscope 3 is electrically connected to the ultrasonic observation device 4 through a signal line when the electronic connector 24 is connected to the ultrasonic observation device 4. .
  • the electronic scanning ultrasonic endoscope 3 is also connected to a light source device and a video processor (not shown).
  • the ultrasonic endoscope 3 has an illumination optical system, an objective optical system, and an imaging unit (not shown) at the distal end of the insertion unit 21. Therefore, the ultrasonic endoscope 3 illuminates the body cavity from the illumination optical system with the illumination light supplied from the light source device, and captures the reflected light from the illuminated body cavity as a subject image by the objective optical system. Take an image.
  • the imaging signal from the imaging unit is supplied to the video processing unit 38, and the imaging signal is subjected to signal processing to generate a standard video signal, which is output to an optical image monitor (not shown).
  • the ultrasonic endoscope 3 has a treatment instrument insertion channel (not shown).
  • the mechanical scanning ultrasonic probe 2 is inserted into a treatment instrument insertion channel of the ultrasonic endoscope 3 and protrudes from the channel opening so that it can be inserted into a body cavity.
  • the ultrasonic observation apparatus 4 includes a machine-side connector receiving portion 31 as a first connection portion to which the machine-side connector 16 of the mechanical scanning ultrasonic probe 2 is detachably connected, and an electronic scanning ultrasonic endoscope. 3 has an electronic side connector receiving portion 32 as a second connecting portion to which the electronic side connector 24 is detachably connected.
  • the machine side connector receiving portion 31 is fitted with a receiving side electrical contact portion 31a that is in contact with the machine side electrical contact portion 16a of the machine side connector 16 and a machine side connection detecting projection 16b of the machine side connector 16.
  • a fitting recess 31b is provided.
  • the receiving side electrical contact portion 32 a that is in contact with the electrical contact portion 24 a of the electronic side connector 24 and the electronic side connection detecting projection 24 b of the electronic side connector 24 are fitted.
  • a fitting recess 32b is provided.
  • the ultrasonic observation apparatus 4 includes a connection detection unit 33, a mechanical transducer echo signal detection unit (hereinafter referred to as a mechanical echo signal detection unit) 34, and an electronic transducer echo signal detection unit (hereinafter referred to as an electronic echo).
  • Signal detection unit) 35, signal processing unit 36, graphic memory 37, video processing unit 38, central processing unit CPU 39a, RAM 39b, ROM 39c, and USB (UniversalcSerial Bus) interface (I / F) 57 is provided as a plurality of circuit units, and these circuit units are electrically connected to each other by a bus 39d such as a PCI bus.
  • a bus 39d such as a PCI bus.
  • the connection detection part 33 is electrically connected to the machine side and the electronic side fitting parts 31b and 32b.
  • the machine side and electronic side connection detecting projections 16b and 24b are fitted to the machine side and electronic side fitting recesses 31b and 32b, respectively, the machine side fitting recess 31b and the electronic side fitting recess 32b are respectively two.
  • the two contacts are conducted to detect that the machine side connector 16 and the electronic side connector 24 are connected.
  • the connection detection unit 33 outputs a connection detection signal to the CPU 39a via the bus 39d.
  • the mechanical echo signal detector 34 transmits an ultrasonic pulse from the ultrasonic transducer 14 built in the ultrasonic probe 2 to the living tissue, and receives the ultrasonic pulse reflected from the living tissue. The echo signal obtained is detected.
  • the electronic echo signal detection unit 35 transmits an ultrasonic pulse from the ultrasonic transducer 23 built in the electronic scanning ultrasonic endoscope 3 to the living tissue, and is reflected from the living tissue. An echo signal obtained by receiving a pulse is detected.
  • the signal processor 36 processes the echo signals from the mechanical echo signal detector 34 and the electronic echo signal detector 35.
  • the signal processing unit 36 includes a FPGA (Field Programmable Gate Array) and a DSP (Digital Signal Processor), and is a circuit that can also execute software.
  • the CPU 39a performs polar processing on the echo signal subjected to signal processing by the signal processing unit 36, performs image processing, and outputs a display signal obtained by the image processing to the video processing unit 38.
  • the signal processing unit 36 includes a flash ROM 45 for FPGA configuration and a flash ROM 46 for DSP configuration. Specifically, in addition to the FPGA and DSP, these flash ROMs 45 and 46 are also mounted on the substrate of the signal processing unit 36. These flash ROMs 45 and 46 store the FPGA and DSP configuration data, respectively. The flash ROM also stores data for log compression processing.
  • the video processing unit 38 performs signal processing on the display signal processed by the CPU 39 a, scan-converts and outputs it to the monitor 5, and an ultrasonic tomographic image is displayed on the display screen of the monitor 5.
  • the graphic memory 37 receives and stores the image data of the echo signal from the signal processing unit 36, and temporarily stores the echo signal for each frame at the time of signal processing by the video processing unit 38.
  • the ROM 39c stores a program for controlling various operations of the ultrasound observation apparatus 4.
  • the CPU 39a controls the entire ultrasound observation apparatus 4 based on a program stored in the ROM 39c.
  • the CPU 39a controls one of the mechanical scanning ultrasonic probe 2 and the electronic scanning ultrasonic endoscope 3 based on a setting instruction input from the operation setting unit 6 such as a setting button.
  • the mechanical echo signal detector 34 and the electronic echo signal detector 35 are controlled so as to obtain an ultrasonic tomographic image.
  • the CPU 39a controls a machine-side timing controller 44 or an electronic-side timing controller 56, which will be described later, depending on whether the ultrasonic probe 2 is in the mechanical mode or the ultrasonic endoscope 3 is in the electronic mode, and sends an ultrasonic probe to the signal processing unit 36.
  • Scan identification information indicating whether the machine mode is based on 2 or the electronic mode is based on the ultrasonic endoscope 3 is output.
  • USB memory 58 can be connected to USBI / F57.
  • the USB memory 58 stores configuration data 58 a of the signal processing unit 36 and an application program 58 b for writing the configuration data 58 a to the flash ROMs 45 and 46 of the signal processing unit 36.
  • the USB memory 58 is inserted into the USB I / F 57, and the application program 58b is executed by the CPU 39a. Let it run.
  • the application program 58b rewrites the contents of the flash ROMs 45 and 46 using the configuration data 58a written in the USB memory 58a.
  • the rewriting is performed by transferring data via a bus 39d, which is a common bus such as a PCI bus of the ultrasound observation apparatus 4.
  • the FPGA and DSP configuration data of the signal processing unit 36 is stored in the external USB memory 58 separate from the ultrasound observation apparatus 4 via the USB I / F 57 and the bus 39d. And can be rewritten using the configuration data 58a. Therefore, when the ultrasonic observation apparatus 4 is activated, the FPGA and DSP of the signal processing unit 36 are configured based on the rewritten configuration data of the flash ROMs 45 and 46, and the processing content of the signal processing unit 36 is changed. It is determined. Furthermore, in addition to the configuration data, various filter information for image processing can be similarly rewritten using the USB memory 58a.
  • the ultrasonic observation apparatus 4 is configured so that, when the configuration of each of the FPGA and the DSP is completed when the power is turned on, status information is written in a predetermined register and the completion of the configuration can be confirmed.
  • each programmable device such as an FPGA transmits predetermined status information such as a bit to a predetermined register to a status detection unit (not shown) when the configuration is completed.
  • the status detection unit itself may be a programmable device.
  • each of the predetermined status information is written in a predetermined register.
  • the application program of the ultrasound observation apparatus 4 When the application program of the ultrasound observation apparatus 4 is executed, the application program checks the contents of each register of the status detection unit to determine whether or not each FPGA or the like has been correctly configured. When the predetermined status information is not written in, the corresponding FPGA or the like is not correctly configured, and a predetermined error notification or display process is performed. If an error is displayed on the monitor 5, the user can easily know in which device the configuration could not be performed correctly.
  • the configuration data for each programmable device includes version information.
  • the above-described filter information for image processing also includes version information.
  • the version information is written in the flash ROMs 45 and 46, and can be displayed on the screen of the monitor 5 and confirmed by a predetermined operation by the user.
  • the gain of the amplifier with respect to the echo signal is changed according to the depth.
  • the correction value for the gain is stored in the signal processing unit 36 for each of several points on the STC curve by application software executed by the CPU 39a.
  • the ultrasonic observation apparatus 4 is configured to be set in the register.
  • the signal processing unit 36 calculates (complements) the STC value between the points from the set value of each point, and performs STC processing on the echo signal using the STC value obtained by the calculation. ing.
  • the signal processing unit 36 performs STC processing on the original echo signal based on several correction value data given from the application software. Therefore, for example, when the display range is changed from 12 cm to 2 cm, the signal processing unit 36 does not generate the image data of 2 cm from the image data of 12 cm, but generates an echo signal (original data before thinning). Is subjected to STC processing to generate 2 cm image data. As a result, the density of the displayed image data is smooth.
  • the gain of the extremely shallow portion that is, the near point portion in the STC curve to be low.
  • the value of the STC curve is set so as to suppress the gain of the amplifier with respect to the echo signal at the near point because the intensity of the echo signal is large and the Doppler data cannot be detected correctly near the transducer, for example, up to 2 mm.
  • it is done. Thereby, the noise component can be removed.
  • the mechanical echo signal detector 34 includes a machine-side ultrasonic drive signal generator 41, a machine-side receiver 42, a machine-side A / D converter 43, and a machine-side timing controller 44.
  • the machine-side ultrasonic drive signal generator 41 generates and outputs an ultrasonic drive pulse for driving the ultrasonic transducer 14 based on the timing signal from the machine-side timing controller 44, and outputs the rotation drive unit 15. A drive signal for driving is generated and output.
  • the machine side receiving unit 42 receives an echo signal from the ultrasonic transducer 14 and performs analog signal processing. More specifically, the machine-side receiving unit 42 includes an amplifier that amplifies an echo signal, and LPF (low-pass filter) and BPF (band-pass filter) for preventing aliasing in the machine-side A / D conversion unit 43. It is comprised by.
  • LPF low-pass filter
  • BPF band-pass filter
  • the machine side A / D conversion unit 43 performs processing for converting the analog signal processed by the machine side reception unit 42 into a digital signal, and outputs the digital signal to the signal processing unit 36.
  • the machine side timing controller 44 generates a timing signal based on control signals from the CPU 39a and a rotation position detection circuit (encoder or the like) (not shown) provided in the rotation drive unit 15, and generates a machine side ultrasonic drive signal generation unit. 41 is output.
  • the machine side timing controller 44 receives a rotation position detection signal from the rotation position detection unit of the rotation drive unit 15 via the machine side reception unit 42 and generates a synchronization signal synchronized with the rotation of the ultrasonic transducer 14. And output to the signal processing unit 36.
  • the electronic echo signal detection unit 35 includes a multiplexer 51, an electronic side ultrasonic drive signal generation unit 52, an electronic side reception unit 53, an electronic side A / D conversion unit 54, a beam former unit 55, and an electronic side timing. And a controller 56.
  • the multiplexer 51 switches to an arbitrary plurality of vibration elements among the plurality of vibration elements 23 a of the ultrasonic transducer 23 and outputs the ultrasonic drive pulse from the electronic side ultrasonic drive signal generation unit 52 to the corresponding vibration element 23 a. At the same time, an echo signal from the corresponding vibration element 23 a is output to the electronic-side receiving unit 53.
  • the electronic-side ultrasonic drive signal generating unit 52 generates a plurality of ultrasonic drive pulses for individually driving the plurality of vibration elements 23 a of the ultrasonic transducer 23 based on the timing signal from the electronic-side timing controller 56. Generated and output via the multiplexer 51.
  • the electronic-side receiving unit 53 receives echo signals from the plurality of vibration elements 23a of the ultrasonic transducer 23 via the multiplexer 51, and performs analog signal processing on the received echo signals.
  • the electronic side receiving unit 53 is configured by an amplifier, BPF, LPF, and the like similar to the mechanical side receiving unit 42 of the mechanical echo signal detecting unit 34.
  • the electronic side A / D conversion unit 54 performs processing for converting the analog signal processed by the electronic side reception unit 53 into a digital signal, and sequentially outputs the digital signal. Based on the timing signal from the electronic side timing controller 56, the beam former unit 55 delays and synthesizes each echo signal digitized according to the driving of the plurality of vibration elements 23a, and synthesizes this synthesized signal. Output to.
  • the electronic side timing controller 56 generates a timing signal based on the control from the CPU 39a and outputs the timing signal to the electronic side ultrasonic drive signal generator 52. Further, the electronic side timing controller 56 also outputs the generated timing signal to the beam former unit 55. The electronic side timing controller 56 generates a synchronization signal to be synchronized with the echo signal synthesized by the beamformer unit 55 and outputs it to the signal processing unit 36.
  • the signal processing unit 36 is supplied from the mechanical scanning ultrasonic probe 2 and the electronic scanning ultrasonic endoscope 3 obtained by the mechanical echo signal detection unit 34 and the electronic echo signal detection unit 35, respectively.
  • the echo signal is processed.
  • FIG. 2 is a block diagram of a portion related to the operation of the present embodiment of the ultrasonic diagnostic apparatus 1 of FIG.
  • the signal processing unit 36 includes a frame rate setting register 36a. The operation of the circuit of FIG. 2 will be described together with the operation described below. A part of the processing of each unit described below is realized by software.
  • the CPU 39a is a processing unit that executes processing of various functions by software.
  • the electronic side timing controller 56, the beamformer unit 55, and the signal processing unit 36 include a FPGA and the like, and are circuits that can also execute software. .
  • An operator who is a user who uses the ultrasonic diagnostic apparatus 1 selects whether to use the electronic scanning ultrasonic endoscope 3 or the mechanical scanning ultrasonic probe 2.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus 1 enters an electronic mode for executing processing in the case of the electronic scanning type.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of the flow of overall processing of the ultrasonic diagnostic apparatus 1 of the present embodiment.
  • the surgeon selects whether the image displayed on the screen of the monitor 5 is to be displayed in 2D or 3D by operating a predetermined button or the like of the operation setting unit 6.
  • the 2D display is a display in a mode in which a normal tomographic image is displayed.
  • the 3D display is a display in a mode in which three-dimensional data, that is, a plurality of ultrasonic tomographic images are acquired and the tomographic images are displayed as shown in FIGS.
  • the operator manually moves the ultrasonic endoscope 3 forward and backward with respect to the subject after displaying the 3D image.
  • a plurality of time-series ultrasonic tomographic images are input to the ultrasonic observation apparatus 4 with the advance and retreat, and image displays as shown in FIGS. 19 and 20 are displayed on the monitor 5. Can observe the region of interest of the subject.
  • the CPU 39a determines whether the 2D key is pressed or the 3D key is pressed (step S1). When the 3D key is pressed, the CPU 39a fixes the frame rate to a preset value (step S2), and then the process proceeds to the next step S3. Thereby, even in the electronic mode, the freight rate is fixed in the case of manual scanning.
  • step S3 If the 2D key is pressed, the process proceeds to the next step S3. In this case, since the normal ultrasonic tomographic image is displayed, the frame rate is changed according to the display range or the like. And CPU39a starts the display according to key operation (step S3).
  • step S3 in the case of 2D display, a normal tomographic image is displayed.
  • step S3 in the case of 3D display, the surgeon releases the freeze control signal (becomes LOW) by performing a predetermined key operation for acquiring a plurality of ultrasonic tomographic images, and is manually scanned.
  • a display as shown in FIG. 19 can be obtained by performing a certain manual scanning. Specifically, in the case of FIG. 19, when the surgeon starts moving from position A and ends at position B so that the operator manually pulls the ultrasonic endoscope 3 toward the subject, A tomographic image (image on the right side of FIG. 19) corresponding to the manual scanning up to B can be displayed on the screen of the monitor 5.
  • FIG. 19 shows an example of display of two display screens, that is, a dual plane screen. Based on the three-dimensional image data obtained by the manual scanning, that is, a plurality of ultrasonic tomographic images, the screen display of FIG. 19 is performed.
  • the screen RD on the right side is a cross-sectional view along the axial direction of the insertion portion 21 of the ultrasonic endoscope 3.
  • a tomographic image of a cross section perpendicular to the axial direction at the designated position P is displayed on the left screen LD. It is like that.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of a partial flow of the frame rate fixing process in step S2 of FIG.
  • the CPU 39a as the control unit sets a predetermined value in the frame rate setting register 36a in the signal processing unit 36 (step S11).
  • the CPU 39a as the control unit sets the number of frames or a cycle corresponding to the number of frames as a predetermined value in the frame rate setting register 36a which is hardware. For example, 143 milliseconds (ms) corresponding to 7 frames per second is set.
  • This predetermined value may be a preset value or a value that can be changed by the user.
  • FIG. 5 is a timing chart of a conventional freeze control signal, frame synchronization signal F_sync, TX trigger, and frame rate control signal FRM_CNT.
  • the frame rate has been changed according to the display range and the like. Therefore, as shown in FIG. 5, when the acquisition of the three-dimensional image data is started, the freeze control signal becomes LOW, and the frame rate control signal FRM_CNT corresponding to the frame rate is generated.
  • the frame synchronization signal F_sync and the TX trigger are generated.
  • the TX trigger is a line synchronization signal.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a flow of processing of frame rate fixing control of the signal processing unit 36 according to the present embodiment.
  • the signal processing unit 36 which is a control unit or control unit, outputs a frame rate control signal FRM_CNT based on the frame synchronization signal F_sync input from the beamformer unit 55 and a predetermined value set in the frame rate setting register 36a. Generate (step S21). Then, the signal processing unit 36 outputs the frame rate control signal FRM_CNT to the electronic side timing controller 56 (step S22).
  • FIG. 7 is a flowchart showing an example of a flow of frame rate fixing control of the electronic side timing controller 56 of the present embodiment.
  • the electronic side timing controller 56 generates a frame synchronization signal F_sync and a TX trigger in response to the display start in step S3 (step S31).
  • the electronic side timing controller 56 outputs the generated frame synchronization signal F_sync to the beamformer unit 55 and the generated TX trigger to the electronic side ultrasonic drive signal generation unit 52 (step S32).
  • the electronic-side ultrasonic drive signal generation unit 52 generates a transducer drive signal in synchronization with the input TX trigger and outputs the transducer drive signal to the multiplexer 51.
  • the electronic side timing controller 56 determines whether or not the output of the TX trigger for one frame has been completed (step S33), and if it has not been completed, it becomes NO and waits until the output is completed.
  • the electronic side timing controller 56 determines whether or not the frame rate control signal FRM_CNT is LOW (step S34). Wait until LOW.
  • step S34 When the frame rate control signal FRM_CNT becomes LOW, YES is determined in step S34, and the process returns to step S32.
  • FIG. 8 is a flowchart showing an example of the flow of the frame rate fixing control process of the beam former unit 55 of the present embodiment.
  • the beam former unit 55 serving as a control unit or a control unit synchronizes the frame synchronization signal F_sync input from the electronic side timing controller 55 with the received data, and outputs it to the signal processing unit 36 (step S41).
  • FIG. 9 is a timing chart of the freeze control signal, the frame synchronization signal F_sync, the TX trigger, and the frame rate control signal FRM_CNT according to the present embodiment.
  • the freeze control signal becomes LOW, and the signal processing unit 36 generates a frame rate control signal FRM_CNT corresponding to a predetermined value set in the frame rate setting register 36a.
  • a frame synchronization signal F_sync and a TX trigger are generated in accordance with the frame rate control signal FRM_CNT.
  • the frame synchronization signal F_sync and the TX trigger are output when the frame rate control signal FRM_CNT becomes LOW.
  • the electronic side timing controller 56 is controlled not to output the frame synchronization signal F_sync and the TX trigger while FRM_CNT is HIGH.
  • the control means generates the frame synchronization signal based on the set predetermined value, thereby displaying the ultrasonic tomographic image per stroke time. Control the number of frames to be constant. Therefore, even in an electronic ultrasonic endoscope, the user can obtain three-dimensional image data without performing complicated operations such as changing the hand-drawing speed according to the frame rate as in the conventional electronic type. Can be acquired.
  • the above-described frame rate fixing control can be applied to ultrasonic probes having different frame rates. can do. Therefore, the above-described frame rate fixing control can be applied to a newly developed ultrasonic probe having a different frame rate.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment has the same hardware configuration as the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment. Therefore, the same components as those of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the frame rate fixed control is realized by using the CPU 39a, the signal processing unit 36, and the electronic side timing controller 56.
  • the second embodiment differs from the first embodiment in that the second embodiment is realized by software of the video processing unit 38.
  • the surgeon can perform the above-described manual scanning by pressing the 3D key, and can display the display as shown in FIGS. 19 and 20 on the monitor 5.
  • the operator's manual scanning a plurality of tomographic images are acquired and accumulated in the graphic memory 37.
  • FIG. 10 is a flowchart showing an example of the flow of the frame rate fixing control process of the video processing unit according to the present embodiment.
  • the image data processed in the signal processing unit 36 by the manual scanning is transferred to the graphic memory 37 and stored.
  • the video processing unit 38 as a control unit or control unit performs coordinate conversion on the received data (that is, image data) input from the signal processing unit 36 using the graphic memory 57, and converts the image data for each frame, that is, the frame data. Generate (step S51).
  • the video processing unit 38 calculates the display frame rate based on the number of frames or the period set in advance by the operator, and controls the output of the frame data (step S52).
  • the display frame rate may be set to a preset frame rate, for example, a frame rate corresponding to the largest display range.
  • FIG. 11 is a flowchart showing detailed contents of the frame data output process in step S52 of FIG. First, the video processing unit 38 outputs one frame data generated in step S51 (step S61).
  • the video processing unit 38 starts counting the timer in order to measure the time until the next frame display (step S62).
  • the value set in the timer is a time value corresponding to the display frame rate obtained by the above calculation.
  • step S63 It is determined whether or not the timer has expired (step S63). If the timer has not expired, NO is determined, the frame data is discarded (step S64), and the process returns to step S63. That is, in the video processing unit 38, the frame data received before the timer expires is discarded.
  • step S63 When the timer expires, YES is returned in step S63, and the process returns to step S61.
  • the screen on the right side of FIG. 19 can be generated.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining that frame data is output and discarded by the processes of FIGS. 10 and 11.
  • the frame generation interval becomes TF2.
  • TF1 is a frame generation interval when the display range is 12 cm
  • TF2 is a frame generation interval when the display range is 4 cm.
  • the frame data output at the timing indicated by the x mark is discarded.
  • the frame data at the timing indicated by a circle is output. That is, even when the display range is C1, the frame data is output only at the timing of C2.
  • the display range is changed by controlling the output of the frame data of the ultrasonic tomographic image from the graphic memory 37 that stores the image data of the ultrasonic tomographic image by the video processing unit 38 as the control means or the control unit.
  • the number of display frames of the ultrasonic tomographic image per stroke time in the manual scanning mode is controlled to be constant.
  • the frame rate is set to a predetermined value, but in this embodiment, the frame rate is determined based on the stroke time input or set by the user. .
  • the ultrasonic diagnostic apparatus according to the third embodiment has the same hardware configuration as the ultrasonic diagnostic apparatuses according to the first and second embodiments. Therefore, the same components as those in the ultrasonic diagnostic apparatuses according to the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the frame rate at the time of manual scanning may be a preset value or a value that can be changed by the user.
  • the position or range of the tumor is known as a result of the first observation, and if only the part of the specific part is observed, it is convenient for the operator if the stroke time can be input. .
  • the stroke time can be input.
  • the size of the tumor part is about a quarter of the whole, if the stroke time is changed to a quarter, the tumor part It can be seen that it can be magnified and observed.
  • the frame rate calculated based on the set stroke time is set as the predetermined value.
  • FIG. 13 is a flowchart showing an example of the overall processing flow of the ultrasonic diagnostic apparatus 1 of the present embodiment.
  • the frame rate is calculated based on the input stroke time.
  • FIG. 13 the same components as those in FIG.
  • step S1 When the 3D key is pressed (step S1), the CPU 39a displays an input dialog for the user to input the stroke time on the screen of the monitor 5 (step S71).
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of an input dialog for inputting the stroke time.
  • the input dialog screen 61 of FIG. 14 is displayed.
  • the input dialog screen 61 may be a pop-up screen or the like on the screen of the monitor 5.
  • the user can set the stroke time by inputting a desired stroke time in the input field 62 and clicking the setting button 63 on the screen.
  • the CPU 39a After fixing the frame rate to the value obtained by the calculation (step S73), the CPU 39a proceeds to the next step S3. Thereby, in the case of the electronic scanning type, the freight rate is fixed.
  • the stroke time is set to be set, but a stroke length proportional to the stroke time may be input instead of the stroke time.
  • the first and second embodiments have been described by taking an example of an ultrasonic diagnostic apparatus in which two mechanical scanning and electronic scanning ultrasonic apparatuses are connected.
  • the processing content described in the embodiment can be applied to an ultrasonic observation apparatus that can use only an electronic scanning ultrasonic endoscope that cannot be connected to a mechanical scanning ultrasonic probe.
  • this embodiment has an ultrasonic diagnostic apparatus in which two ultrasonic devices of mechanical scanning type and electronic scanning type are connected, and when the electronic scanning ultrasonic device is connected,
  • the predetermined value described above is the same as the frame rate of the mechanical scanning ultrasonic probe.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus according to the fourth embodiment has the same hardware configuration as the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first to third embodiments. Therefore, the same components as those of the ultrasonic diagnostic apparatuses according to the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • FIG. 15 is a flowchart showing an example of the flow of processing of the frame rate fixed control according to the present embodiment.
  • the CPU 39a sets the same value as the frame rate of the mechanical scanning ultrasonic probe in the frame rate setting register 39a (step S71).
  • this process is performed in place of the process for setting a predetermined value in the frame rate register in FIG.
  • the process of FIG. 14 is performed instead of the calculation of the frame rate in step S52 of FIG.
  • control means such as the signal processing unit or the control unit equalizes the number of display frames of the respective ultrasonic tomographic images by the mechanical scanning ultrasonic probe and the electronic scanning ultrasonic endoscope or ultrasonic probe. To control.
  • the operator can use the electronic scanning ultrasonic endoscope to obtain three-dimensional image data.
  • the user performs the same scanning speed as when performing the manual scanning to generate the three-dimensional image data using the mechanical scanning ultrasonic probe.
  • an expensive apparatus is not required to generate 3D image data in an electronic scanning ultrasonic observation apparatus, and the probe diameter is not increased.
  • an ultrasonic observation apparatus that does not require complicated manual scanning can be realized.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

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Abstract

 超音波観測装置4は、超音波プローブ2あるいは超音波内視鏡3を被検体に対して手動で移動させ、移動に伴って時系列の複数の超音波断層画像を表示する。超音波観測装置4は、手動走査モード時に、ストローク時間当たりの超音波断層画像の表示フレーム数が一定になるように制御する制御部を有する。

Description

超音波観測装置
 本発明は、超音波観測装置に関し、特に、手動により複数の超音波断層画像を取得することができる超音波観測装置に関する。
 従来より、超音波観測装置は、超音波振動子から超音波パルスを生体組織に繰り返し送波し、生体組織から反射される超音波パルスのエコー信号を受波して、被検体の超音波断層画像を表示する装置として広く利用されている。
 近年は、超音波断層画像データから3次元画像を作成する超音波観測装置も提案されており、特に、日本特開2003-180697号公報に開示されているように、3次元画像を作成するために、電子走査式の超音波プローブの先端部の位置と配向を検出するための手段を有する装置も提案されている。
 その提案に係る装置では、プローブの先端部に磁場発生素子を設け、被検体の外に、その磁場発生素子から発生された磁場を検出する検出素子が設けられる。検出素子によって得られた磁場に基づいて、プローブ軸に直交する電子ラジアル走査の走査面の位置と配向が検出される。そして、その検出された位置と配向の情報に基づいて、ボクセルデータを生成することによって、歪みのない3次元画像を表示できるようにした。
 しかし、このような装置は、電子ラジアル走査の走査面の位置と配向を検出するための装置が必要であり、コストが高くなるという問題がある。 
 また、プローブの先端部に磁場発生素子を設けなければならないので、プローブ先端の硬質部自体の外径が太くなりかつ長さも長くなってしまうため、プローブを飲み込み際の患者への負担が大きくなってしまうという問題もある。
 一方、超音波観測装置には、電子走査式の他に、超音波振動子を有する先端部を機械的に回転させて体腔内を走査する機械走査式がある。 
 本件出願人の製造販売する装置「内視鏡用超音波観測装置EU-M2000」は、機械走査式であり、かつ所謂手引き走査によって3次元画像を生成することのできる装置である。その装置の場合は、プローブの先端部に、位置と配向を検出するための素子は設けられていないので、コスト及び先端部の大型化の問題がないという利点がある。但し、この装置は、機械走査式に限定された装置である。
 手引き走査は、例えば図16に示すような方法で行われる。図16は、術者がプローブを手引き走査して画像データを取得する場合を説明するための図である。術者が、プローブの先端部を所望の位置まで挿入し、その挿入されたプローブを手前に戻すように手で引くという手動走査をすることによって、複数の断層画像データが取得される。図16の場合は、先端部が、位置Aから、位置Cを経て位置Bまで引かれる場合を示している。
 例えば、術者は、超音波断層画像の表示レンジを12cmに設定して、フリーズを解除して、プローブを位置Aから位置Bまで手引き走査を行う。プローブが位置Bに達した時点で、画像はフリーズする。
 また、一旦得られた断層画像を見て、特定の部分、例えば腫瘍部を大きくして見たい場合は、術者は、表示レンジを例えば3cmに変更して、再度位置Aから位置Bまで上述した手順と同様の手順で、プローブの手引き走査を行う。その結果、その特定の部分は、拡大されて表示されるので、術者は、詳細な観察をすることができる。
 このような3次元画像を生成することができる機械走査式の装置の機能を、電子走査式のプローブが接続された超音波観測装置に適用することも考えられる。電子走査式においても上述した機械操作式の装置と同様に、手引き走査をすれば、3次元画像データの生成をすることができる。
 しかし、上記の機械走査式の装置の機能を、そのまま電子走査式の装置に適用すると、次のような問題がある。 
 通常、機械走査式の超音波観測装置では、プローブの先端部を機械的に回転させるため、機械的精度等の構造上の問題から、フレームレートは一定となっている。図17は、表示レンジが12cmの場合に機械走査式で得られる断層画像の3D表示の例を示す図である。図18は、表示レンジが3cmの場合に機械走査式で得られる断層画像の3D表示の例を示す図である。図17と図18は、モニタ画面上に表示される超音波断層画像の表示例を示し、左側は、プローブ軸に直交する走査面の断層画像を示し、右側は、プローブ軸方向に沿った断層画像を示す。
 例えば、表示レンジを12cmに設定した被検体内の断層画像(図17)を見てから、表示レンジを3cmに変更して被検体の断層画像(図18)を得たとしても、モニタ画面上では、画面上に表示されるフレーム数とフレームレートが一定のため、右側のプローブ軸方向の断層画像において、位置Aから位置Bまで手引き走査したときのストローク時間は一定となる(図17と図18の場合は共に12秒)。
 すなわち、ストローク時間=(フレーム数/フレームレート)なので、図17における手引き方向に沿った断面図のストローク時間と、図18における手引き方向に沿った断面図のストローク時間は、同じになる。
 よって、術者は、表示レンジを変更しても(例えば、12cmから3cmに変更しても)、手引き速度(位置Aから位置Bまでプローブを引くときの速度)は、同じでよいことになる。
 しかし、電子走査式の超音波観測装置の場合、その走査は電子的に行われるので、表示レンジに応じて、フレームレートは変更される。図19は、表示レンジが12cmの場合に電子走査式で得られる断層画像の3D表示の例を示す図である。図20は、表示レンジが3cmの場合に電子走査式で得られる断層画像の3D表示の例を示す図である。
 例えば、最初に表示レンジを12cmに設定して被検体内の断層画像(図19)を見てから、表示レンジを3cmに変更して被検体の断層画像(図20)を得る場合、画面の右側の領域内に表示されるフレーム数は一定である。表示レンジが3cmの場合の方が表示レンジが12cmの場合よりも、フレームレートは高い。従って、モニタ画面上では、表示レンジが12cmの場合と3cmの場合とでは、図19と図20に示すように、ストローク時間が異なってしまう。ストローク時間は、図19の場合は12秒で、図20の場合は6秒である。これは、上記の式において、ストローク時間は、上記フレーム数は一定であるので、フレームレートの値に応じて変更することから容易に分かる。
 従って、表示レンジが小さくなると、フレームレートが高くなり、ストローク時間は短くなるので、見たい腫瘍全体が画面上に表示されなくなってしまう場合がある。図20の場合は、表示レンジを3cmしたときに、術者が拡大して観察したい腫瘍部が半分しか表示されていない場合である。これは、術者が、表示レンジが3cmの時に、表示レンジが12cmの時の手引き速度と同じ速度でプローブを操作してしまったからである。
 従って、電子走査式のときに、図18と同様な断層画像を表示させるためには、術者は、表示レンジに対応した手引き速度でプローブを引かなければならないが、術者は、通常、表示レンジ毎の手引き速度を覚えて、表示レンジの変更の度に手引き速度を変えて手引き走査を実行すなわち手引きすることはほとんど不可能である。
 図20に示すような、所望でない画像が得られた場合、術者は、所望の画像が得られるまで、速度を変えて手引き走査を繰り返さなければならず、術者にとっては、繁雑であり、迅速な観測ができない。
 すなわち、従来の機械走査式の装置の手引き走査による3次元画像データの取得方法を、電子走査式の装置にそのまま適用すると、ユーザは各表示レンジに対応した手引き速度で手引きを行わなければならないという繁雑な手動走査が必要となるという問題がある。
 本発明は、上述した課題に鑑みてなされたもので、電子走査式の超音波観測装置において複数の超音波断層画像を生成するために、高価な装置が不要で、プローブ径の大型化を招かずに、かつ、繁雑な手動走査の必要のない超音波観測装置を提供することを目的とする。
 本発明の超音波観測装置は、超音波プローブあるいは超音波内視鏡を被検体に対して手動で移動させ、その移動に伴って時系列の複数の超音波断層画像を表示する超音波診断装置において、手動走査モード時に、ストローク時間当たりの超音波断層画像の表示フレーム数が一定になるように制御する制御部を有する。
本発明の第1の実施の形態の超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。 図1の超音波診断装置の第1の実施の形態の動作に関する部分のブロック図である。 本発明の第1の実施の形態の超音波診断装置の全体処理の流れの例を示すフローチャートである。 図3のステップS2におけるフレームレートの固定処理の一部の流れの例を示すフローチャートである。 従来の、フリーズ制御信号、フレーム同期信号F_sync、TXトリガ及びフレームレート制御信号FRM_CNTのタイミングチャートである。 本発明の第1の実施の形態の信号処理部のフレームレート固定制御の処理の流れの例を示すフローチャートである。 本発明の第1の実施の形態の電子側タイミングコントローラのフレームレート固定制御の流れの例を示すフローチャートである。 本発明の第1の実施の形態のビームフォーマ部のフレームレート固定制御の処理の流れの例を示すフローチャートである。 本発明の第1の実施の形態の、フリーズ制御信号、フレーム同期信号F_sync、TXトリガ及びフレームレート制御信号FRM_CNTのタイミングチャートである。 本発明の第2の実施の形態に係る映像処理部のフレームレート固定制御の処理の流れの例を示すフローチャートである。 図10のステップS52のフレームデータ出力処理の詳細な内容を示すフローチャートである。 図10と図11の処理によって、フレームデータが出力及び破棄されることを説明するための図である。 本発明の第3の実施の形態の超音波診断装置の全体処理の流れの例を示すフローチャートである。 本発明の第3の実施の形態に係る、ストローク時間を入力するための入力ダイアログの例を示す図である。 本発明の第4の実施の形態に係るフレームレート固定制御の処理の流れの例を示すフローチャートである。 術者がプローブを手引き走査して画像データを取得する場合を説明するための図である。 表示レンジが12cmの場合に機械走査式で得られる断層画像の3D表示の例を示す図である。 表示レンジが3cmの場合に機械走査式で得られる断層画像の3D表示の例を示す図である。 表示レンジが12cmの場合に電子走査式で得られる断層画像の3D表示の例を示す図である。 表示レンジが3cmの場合に電子走査式で得られる断層画像の3D表示の例を示す図である。
 本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。 
(第1の実施の形態)
 図1は、本発明の第1の実施の形態の超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。図1に示すように、本実施の形態に係る超音波診断装置1は、機械走査式の超音波プローブ2と、電子走査式の超音波内視鏡3と、超音波観測装置4とを有して構成されている。超音波観測装置4には、モニタ5と操作設定部6とが接続されている。
 超音波観測装置4は、機械走査式の超音波内視鏡又は超音波プローブ(ここでは超音波プローブ)2及び電子走査式の超音波内視鏡3をそれぞれ着脱自在に接続可能に構成されている。超音波観測装置4は、これら接続された超音波プローブ2及び超音波内視鏡3からエコー信号を得て超音波断層画像を構築し、モニタ5に超音波断層画像を表示させる。
 なお、以下に説明する各実施の形態では、電子走査式の装置として、超音波内視鏡を例に挙げて説明するが、以下に説明する手動による電子走査式の装置は、内視鏡でなくてもよく、通常の電子走査式の超音波プローブでもよい。
 機械走査式の超音波プローブ2は、被検体内等に挿入し易いように細長に形成した挿入部11と、この挿入部11の後端に設けた操作部12とを有している。機械走査式の超音波プローブ2は、挿入部11内を挿通しているフレキシブルシャフト13の先端側に超音波振動子14が固設されている。
 フレキシブルシャフト13の後端は、前記操作部12に配設した回転駆動部15に接続されている。回転駆動部15は、図示しないモータにより前記フレキシブルシャフト13を回転させることにより、超音波振動子14を機械的に回転駆動する。この回転駆動部15には、図示しないエンコーダ等の回転位置検出部が設けられている。なお、超音波振動子14の周囲は、超音波を伝達(伝播)する図示しない超音波伝播媒体で満たされている。
 操作部12には、超音波観測装置4に着脱自在に接続される機械側コネクタ16が設けられている。この機械側コネクタ16は、回転駆動部15からの信号線が接続される機械側電気接点部16aを有している。また、この機械側コネクタ16には、機械走査式の超音波プローブ2が超音波観測装置4に接続されたことを、後述する接続検知部33によって検知するための機械側接続検知突起部16bが設けられている。
 機械走査式の超音波プローブ2の超音波振動子14は、機械側コネクタ16が超音波観測装置4に接続されることにより、フレキシブルシャフト13内部を挿通する信号線を介して超音波観測装置4に電気的に接続される。
 一方、電子走査式の超音波内視鏡3は、被検体内等に挿入し易いように細長に形成した挿入部21と、この挿入部21の後端に設けられた操作部22とを有し、挿入部21の先端部に超音波振動子23が配置されている。超音波振動子23は、複数の振動素子23aを配列して形成されている。
 操作部22には、超音波観測装置4に着脱自在に接続される電子側コネクタ24が設けられている。この電子側コネクタ24には、超音波振動子23からの信号線が接続される電気接点部24aが設けられている。また、この電子側コネクタ24には、電子走査式超音波内視鏡3が超音波観測装置4に接続されたことを、後述する接続検知部33によって検知するための電子側接続検知突起部24bが設けられている。電子走査式超音波内視鏡3の超音波振動子23は、電子側コネクタ24が超音波観測装置4に接続されることにより信号線を介して超音波観測装置4に電気的に接続される。
 なお、電子走査式の超音波内視鏡3は、図示しない光源装置とビデオプロセッサにも接続されている。超音波内視鏡3は、挿入部21の先端部に図示しない照明光学系、対物光学系及び撮像部を有している。よって、超音波内視鏡3は、光源装置から供給された照明光により照明光学系から体腔内を照明し、照明された体腔内からの反射光を対物光学系により被写体像として取り込んで撮像部により撮像する。撮像部からの撮像信号は、映像処理部38に供給され、撮像信号が信号処理されて標準的な映像信号を生成し、この映像信号は光学画像用モニタ(図示せず)に出力される。
 さらに、超音波内視鏡3は、図示しない処置具挿通用チャンネルを有している。機械走査式の超音波プローブ2は、超音波内視鏡3の処置具挿通用チャンネル内に挿通され、このチャンネル開口から突出することにより、体腔内に挿入することができるようになっている。
 超音波観測装置4は、機械走査式の超音波プローブ2の機械側コネクタ16が着脱自在に接続される第1接続部としての機械側コネクタ受け部31と、電子走査式の超音波内視鏡3の電子側コネクタ24が着脱自在に接続される第2接続部としての電子側コネクタ受け部32とを有している。
 機械側コネクタ受け部31には、機械側コネクタ16の機械側電気接点部16aと接触導通する受け側電気接点部31aと、機械側コネクタ16の機械側接続検知突起部16bが嵌合する機械側嵌合凹部31bとが設けられている。
 一方、電子側コネクタ受け部32には、電子側コネクタ24の電気接点部24aと接触導通する受け側電気接点部32aと、電子側コネクタ24の電子側接続検知突起部24bが嵌合する電子側嵌合凹部32bとが設けられている。
 そして、超音波観測装置4は、接続検知部33と、機械式振動子エコー信号検出部(以下、機械式エコー信号検出部)34と、電子式振動子エコー信号検出部(以下、電子式エコー信号検出部)35と、信号処理部36と、グラフィックメモリ37と、映像処理部38と、中央処理装置であるCPU39aと、RAM39bと、ROM39cと、USB(Universal Serial Bus)用のインターフェース(I/F)57を、複数の回路部として有し、これらの回路部は、PCIバス等のバス39dにより互いに電気的に接続されている。
 接続検知部33は、機械側及び電子側嵌合部31b,32bに電気的に接続されている。これら機械側及び電子側嵌合凹部31b,32bのそれぞれに、機械側及び電子側接続検知突起部16b,24bが嵌合すると、機械側嵌合凹部31bと電子側嵌合凹部32bのそれぞれの2つの接点が導通して、機械側コネクタ16及び電子側コネクタ24が接続されたことを検知する。接続検知部33は、バス39dを介してCPU39aに接続検知信号を出力する。
 機械式エコー信号検出部34は、超音波プローブ2に内蔵される超音波振動子14から超音波パルスを生体組織に対して送波し、この生体組織から反射される超音波パルスを受波して得たエコー信号を検出する。
 電子式エコー信号検出部35は、電子走査式超音波内視鏡3に内蔵される超音波振動子23から超音波パルスを生体組織に対して送波し、この生体組織から反射される超音波パルスを受波して得たエコー信号を検出する。
 信号処理部36は、機械式エコー信号検出部34及び電子式エコー信号検出部35からのエコー信号を信号処理する。信号処理部36は、FPGA(Field Programmable Gate Array)及びDSP(Digital Signal Processor)を含み、ソフトウエアも実行可能な回路である。CPU39aは、信号処理部36により信号処理されたエコー信号を極座標変換後、画像処理を行い、画像処理して得られたディスプレイ信号を、映像処理部38に出力する。
 信号処理部36は、FPGAコンフィグレーション用のフラッシュROM45とDSPコンフィグレーション用のフラッシュROM46を含む。具体的には、信号処理部36の基板上にFPGA及びDSPに加えて、これらのフラッシュROM45,46も搭載されている。これらのフラッシュROM45,46には、それぞれFPGA及びDSPのこのフィグレーションデータが記憶されている。また、フラッシュROMには、Log圧縮処理のためのデータ等も記憶されている。
 映像処理部38は、CPU39aで処理されたディスプレイ信号を信号処理し、スキャン変換してモニタ5に出力し、モニタ5の表示画面上に超音波断層画像が表示される。
 グラフィックメモリ37は、信号処理部36からエコー信号の画像データを受信して格納し、映像処理部38による信号処理時に、一時的にエコー信号を1フレーム毎に格納する。ROM39cには、超音波観測装置4の各種動作を制御するためのプログラムが格納されている。
 CPU39aは、ROM39cに格納されているプログラムに基づき、超音波観測装置4の全体を制御する。CPU39aは、設定ボタン等の操作設定部6から入力される設定指示に基づき、機械走査式の超音波プローブ2と電子走査式の超音波内視鏡3とのうち、どちらか一方を制御して超音波断層画像を得るように機械式エコー信号検出部34と電子式エコー信号検出部35とを制御する。
 CPU39aは、超音波プローブ2による機械モードかまたは超音波内視鏡3による電子モードかにより、後述の機械側タイミングコントローラ44または電子側タイミングコントローラ56を制御するとともに、信号処理部36へ超音波プローブ2による機械モードかまたは超音波内視鏡3による電子モードかの走査識別情報を出力する。
 USBI/F57は、USBメモリ58が接続可能となっている。USBメモリ58には、信号処理部36のコンフィグレーションデータ58aと、このコンフィグレーションデータ58aを信号処理部36のフラッシュROM45,46に書き込みためのアプリケーションプログラム58bが記憶されている。
 信号処理部36におけるFPGAあるいはDSPのコンフィグレーションデータを書き換えたい場合、すなわち信号処理部36の処理内容を変更したい場合には、USBI/F57に、USBメモリ58を差し込み、CPU39aにより、アプリケーションプログラム58bを実行させる。アプリケーションプログラム58bは、USBメモリ58aに書かれたコンフィグレーションデータ58aを用いて、フラッシュROM45,46の内容を書き換える。その書き換えは、超音波観測装置4のPCIバス等の共通のバスである、バス39dを介してデータが転送されることによって行われる。
 以上のように、信号処理部36のFPGA及びDSPのコンフィグレーションデータは、USBI/F57及びバス39dを介して、超音波観測装置4とは別の外部のUSBメモリ58に記憶されたアプリケーションプログラム59bとコンフィグレーションデータ58aを用いて書き換えることができる。従って、超音波観測装置4が起動されると、書き換えられたフラッシュROM45,46のコンフィグレーションデータに基づいて、信号処理部36のFPGA及びDSPがコンフィグレーションされて、信号処理部36の処理内容が決定される。 
 さらに、コンフィグレーションデータの他に、画像処理用の各種フィルタ情報の書き換えも、同様にUSBメモリ58aを用いて行うこともできる。
 また、超音波観測装置4は、電源オン時、FPGA及びDSPのそれぞれのコンフィグレーションが終了すると、所定のレジスタにステータス情報が書き込まれ、コンフィグレーションの完了を確認できるように構成されている。
 具体的には、FPGA等のプログラマブルデバイスのそれぞれは、コンフィグレーションが終了すると所定のレジスタに所定のステータス情報例えばビットを、ステータス検知部(図示せず)に送信する。なお、ステータス検知部自体も、プログラマブルデバイスでもよい。ステータス検知部では、所定のステータス情報のそれぞれは、所定のレジスタに書き込まれる。
 超音波観測装置4のアプリケーションプログラムが実行されたときに、アプリケーションプログラムがステータス検知部の各レジスタの内容をチェックすることによって、各FPGA等が正しくコンフィグレーションできたか否かを判定し、所定のレジスタに所定のステータス情報が書き込まれていないときは、その対応するFPGA等は、正しくコンフィグレーションできなかったとして、所定のエラー通知あるいは表示処理が行われる。モニタ5にエラー表示がされれば、どのデバイスにおいてコンフィグレーションが正しくできなかったかを、ユーザは容易に知ることができる。
 さらになお、各プログラマブルデバイス用のコンフィグレーションデータは、バージョン情報を含む。さらに、上述した画像処理用のフィルタ情報もバージョン情報を含む。そして、これらのバージョン情報は、フラッシュROM45,46に書き込まれ、ユーザによる所定の操作によって、モニタ5の画面上に表示させて、確認することができるようになっている。
 ビームフォーマ部55の処理に関してもバージョン情報があり、そのバーション情報は、ビームフォーマ部55の基板上に埋め込まれており、同様に、モニタ5上に表示させることができる。
 また、STC処理では、深度に応じてエコー信号に対するアンプのゲインが変更される。そのゲインに対する補正値は、CPU39aにより実行されるアプリケーションソフトウエアにより、STC曲線上の数点の各々に対して、深度データ、アンプのゲイン値そして各点間の勾配値が信号処理部36内のレジスタに設定されるように、超音波観測装置4は構成されている。信号処理部36は、その設定された各点の値から各点間のSTC値を算出(補完)し、その算出して得られたSTC値を用いて、エコー信号に対してSTC処理を施している。
 すなわち、アプリケーションソフトウエアから与えられる数点の補正値のデータに基づいて、信号処理部36は、元のエコー信号に対してSTC処理を施している。よって、例えば表示レンジが12cmから2cmに変更された場合に、信号処理部36は、12cmの画像データから2cmの画像データを間引きして生成するのではなく、エコー信号(間引き前の元データ)に対してSTC処理して、2cmの画像データを生成する。その結果、表示される画像データの濃淡は、なめらかなものなる。
 さらにまた、電子走査式で血流表示のためのドップラ効果を利用した動作が可能な場合は、STC曲線において、極めて浅い部分すなわち近点部分のゲインは低くなるように設定するのが好ましい。具体的には、振動子の近傍、例えば2mmまでは、エコー信号の強度が大きくドップラデータを正しく検知できないので、近点部分のエコー信号に対するアンプのゲインを抑えるように、STC曲線の値が設定されるのが好ましい。これにより、ノイズ成分の除去をすることができる。
 次に機械式エコー信号検出部34内部の詳細構成を説明する。 
 機械式エコー信号検出部34は、機械側超音波駆動信号発生部41と、機械側受信部42と、機械側A/D変換部43と、機械側タイミングコントローラ44とを有している。
 機械側超音波駆動信号発生部41は、機械側タイミングコントローラ44からのタイミング信号に基づき、超音波振動子14を駆動するための超音波駆動パルスを生成して出力するとともに、回転駆動部15を駆動するための駆動信号を生成して出力する。
 機械側受信部42は、超音波振動子14からのエコー信号を受信してアナログ信号処理を行う。 
 具体的に説明すると、機械側受信部42は、エコー信号を増幅する増幅器、及び前記機械側A/D変換部43でエリアシングを防止するためのLPF(ローパスフィルタ)、BPF(バンドパスフィルタ)により構成されている。
 機械側A/D変換部43は、機械側受信部42によってアナログ信号処理されたアナログ信号をデジタル信号に変換する処理を行い、このデジタル信号を前記信号処理部36へ出力する。機械側タイミングコントローラ44は、CPU39aと、回転駆動部15に設けられた図示しない回転位置検出回路(エンコーダ等)とからの制御信号に基づき、タイミング信号を生成して機械側超音波駆動信号発生部41に出力する。
 なお、機械側タイミングコントローラ44は、機械側受信部42を介して回転駆動部15の回転位置検出部からの回転位置検出信号を受信し、超音波振動子14の回転に同期した同期信号を生成して信号処理部36へ出力する。
 次に電子式エコー信号検出部35内部の詳細構成を説明する。 
 電子式エコー信号検出部35は、マルチプレクサ51と、電子側超音波駆動信号発生部52と、電子側受信部53と、電子側A/D変換部54と、ビームフォーマ部55と、電子側タイミングコントローラ56とを有している。
 マルチプレクサ51は、超音波振動子23の複数の振動素子23aのうち、任意の複数の振動素子に切り替えて電子側超音波駆動信号発生部52からの超音波駆動パルスを該当する振動素子23aに出力するとともに、該当する振動素子23aからのエコー信号を電子側受信部53へ出力する。
 電子側超音波駆動信号発生部52は、電子側タイミングコントローラ56からのタイミング信号に基づき、超音波振動子23の複数の振動素子23aのそれぞれを個別に駆動するための複数の超音波駆動パルスを生成してマルチプレクサ51を介して出力する。
 電子側受信部53は、超音波振動子23の複数の振動素子23aからのエコー信号をマルチプレクサ51を介して受信し、受信したエコー信号に対してアナログ信号処理を行う。なお、電子側受信部53は、機械式エコー信号検出部34の機械側受信部42と同様な増幅器、BPF、LPF等により構成されている。
 電子側A/D変換部54は、電子側受信部53によってアナログ信号処理されたアナログ信号をデジタル信号に変換する処理を行い、このデジタル信号を順次出力する。 
 ビームフォーマ部55は、電子側タイミングコントローラ56からのタイミング信号に基づき、複数の振動素子23aの駆動に応じてデジタル化された各エコー信号を遅延して合成し、この合成信号を信号処理部36へ出力する。
 電子側タイミングコントローラ56は、CPU39aからの制御に基づき、タイミング信号を生成して電子側超音波駆動信号発生部52に出力する。また、電子側タイミングコントローラ56は、生成したタイミング信号をビームフォーマ部55にも出力している。なお、電子側タイミングコントローラ56は、ビームフォーマ部55により合成されるエコー信号に同期させる同期信号を生成し、信号処理部36に出力する。
 上述したように信号処理部36は、機械式エコー信号検出部34及び電子式エコー信号検出部35がそれぞれ得た機械走査式の超音波プローブ2及び電子走査式の超音波内視鏡3からのエコー信号を信号処理する。
 図2は、図1の超音波診断装置1の本実施の形態の動作に関する部分のブロック図である。なお、信号処理部36は、フレームレート設定レジスタ36aを有している。図2の回路の動作は、以下に説明する動作と共に説明する。以下に説明する各部の処理は、一部は、ソフトウエアによって実現されている。
 CPU39aは、ソフトウエアによって各種機能の処理を実行する処理部であるが、電子側タイミングコントローラ56,ビームフォーマ部55、信号処理部36は、FPGA等を含み、ソフトウエアも実行可能な回路である。
 超音波診断装置1を使用するユーザである術者は、電子走査式の超音波内視鏡3を使用するか、機械走査式の超音波プローブ2を使用するかを選択する。
 なお、機械走査式の場合は、上述したような問題はないので、以下、術者が電子走査式の超音波内視鏡3を使用する場合について説明する。術者は、超音波内視鏡3を使用するときは、図示しない選択スイッチを押して、電子走査式の超音波内視鏡3を選択する。この選択により、超音波診断装置1は、電子走査式の場合の処理を実行する電子モードになる。
 図3は、本実施の形態の超音波診断装置1の全体処理の流れの例を示すフローチャートである。 
 術者は、モニタ5の画面上に表示される画像を2D表示にするか、3D表示にするかの選択を、操作設定部6の所定のボタン等を操作することによって行う。2D表示は、通常の断層画像の表示を行うモード時の表示である。3D表示は、3次元データすなわち複数の超音波断層画像を取得して、図19と図20に示すような断層画像の表示を行うモード時の表示である。術者は、3D表示にしてから、超音波内視鏡3を被検体に対して手動で進退させる。後述するように、その進退に伴って時系列の複数の超音波断層画像が超音波観測装置4に入力され、図19及び図20のような画像表示がモニタ5に表示されるので、術者は、被検体の関心領域を観察することができる。
 従って、まず、CPU39aは、2Dキーが押下されたのか、3Dキーが押下されたのかを判定する(ステップS1)。 
 3Dキーが押下されると、CPU39aは、フレームレートを、予め設定された値に、固定した後(ステップS2)、処理は、次のステップS3に進む。これにより、電子モードであっても、手動による走査の場合には、フレートレートは固定されることになる。
 また、2Dキーが押下されると、処理は、次のステップS3に進む。この場合は、通常の超音波断層画像を表示するモードであるので、フレームレートは、表示レンジ等に応じて変更される。 
 そして、CPU39aは、キー操作に応じた表示を開始する(ステップS3)。
 ステップS3では、2D表示の場合は、通常の断層画像の表示が行われる。 
 ステップS3では、3D表示の場合は、術者は、複数の超音波断層画像の取得のための所定のキー操作をすることによって、フリーズ制御信号が解除され(LOWになり)、手動による走査である手引き走査を行うことにより、図19のような表示を得ることができる。具体的には、図19の場合、術者が被検体に対して超音波内視鏡3を手動で手前に引くように、位置Aから移動を開始し位置Bで終了すると、位置Aから位置Bまでの、その手引き走査に応じた断層画像(図19の右側の画像)を、モニタ5の画面上に表示させることができる。
 図19は、2つの表示画面、すなわちデュアルプレーン画面の表示の例である。手引き走査により得られた3次元画像データすなわち複数の超音波断層画像に基づき、図19の画面表示が、行われる。右側の画面RDは、超音波内視鏡3の挿入部21の軸方向に沿った断面図である。図19の表示は、画面RD上において、術者が所望の位置Pを指定すると、その指定された位置Pにおける、軸方向に直交する断面の断層画像が、左側の画面LD上に表示されるようになっている。
 3Dキーが押下されたときの、ステップS2の処理について説明する。図4は、図3のステップS2におけるフレームレートの固定処理の一部の流れの例を示すフローチャートである。 
 ステップS2では、具体的には図4に示すように、制御部であるCPU39aは、信号処理部36内のフレームレート設定レジスタ36aに、所定値を設定する(ステップS11)。
 例えば、制御部としてのCPU39aは、ハードウエアであるフレームレート設定レジスタ36aに、所定値として、フレーム数あるいはそのフレーム数に対応する周期を設定する。例えば、毎秒7フレームに対応する143ミリ秒(ms)が設定される。この所定値は、予め設定された値でもよいし、あるいはユーザが設定変更できる値でもよい。
 ここで、従来の超音波診断装置における信号処理部、ビームフォーマ部及び電子側タイミングコントローラの動作について説明する。
 図5は、従来の、フリーズ制御信号、フレーム同期信号F_sync、TXトリガ及びフレームレート制御信号FRM_CNTのタイミングチャートである。従来は、表示レンジ等に応じて、フレームレートは変更されていた。従って、図5に示すように、3次元画像データの取得が開始されると、フリーズ制御信号がLOWとなり、フレームレートに応じたフレームレート制御信号FRM_CNTが生成される。そのフレームレート制御信号FRM_CNTに応じて、フレーム同期信号F_syncとTXトリガが生成されていた。TXトリガは、ライン同期信号である。
 これに対して、本実施の形態では、フレームレートは上述したように固定されて、超音波診断装置1は動作する。以下、その場合の信号処理部36の処理について説明する。図6は、本実施の形態の信号処理部36のフレームレート固定制御の処理の流れの例を示すフローチャートである。
 まず、制御手段あるいは制御部である信号処理部36は、ビームフォーマ部55から入力されたフレーム同期信号F_syncと、フレームレート設定レジスタ36aに設定された所定値に基づいて、フレームレート制御信号FRM_CNTを生成する(ステップS21)。 
 そして、信号処理部36は、電子側タイミングコントローラ56へ、フレームレート制御信号FRM_CNTを出力する(ステップS22)。
 次に、制御手段あるいは制御部である電子側タイミングコントローラ56の処理について説明する。図7は、本実施の形態の電子側タイミングコントローラ56のフレームレート固定制御の流れの例を示すフローチャートである。
 図7に示すように、まず、電子側タイミングコントローラ56は、ステップS3の表示開始に応じて、フレーム同期信号F_syncとTXトリガを生成する(ステップS31)。
 電子側タイミングコントローラ56は、生成したフレーム同期信号F_syncをビームフォーマ部55へ、生成したTXトリガを電子側超音波駆動信号発生部52へ出力する(ステップS32)。電子側超音波駆動信号発生部52は、入力されたTXトリガに同期して、振動子駆動信号を生成してマルチプレクサ51へ出力する。
 電子側タイミングコントローラ56は、1フレーム分のTXトリガの出力が完了したか否かを判定し(ステップS33)、完了していないときは、NOとなって、出力が完了するまで待つ。
 1フレーム分のTXトリガの出力が完了すると、電子側タイミングコントローラ56は、フレームレート制御信号FRM_CNTが、LOWになったか否かを判定し(ステップS34)、LOWでないときは、NOとなって、LOWになるまで待つ。
 フレームレート制御信号FRM_CNTがLOWになると、ステップS34でYESとなりとなって、処理は、ステップS32に戻る。
 図8は、本実施の形態のビームフォーマ部55のフレームレート固定制御の処理の流れの例を示すフローチャートである。 
 制御手段あるいは制御部であるビームフォーマ部55は、電子側タイミングコントローラ55から入力されたフレーム同期信号F_syncを受信データに同期させて、信号処理部36へ出力する(ステップS41)。
 図9は、本実施の形態の、フリーズ制御信号、フレーム同期信号F_sync、TXトリガ及びフレームレート制御信号FRM_CNTのタイミングチャートである。3次元画像データの取得が開始されると、フリーズ制御信号がLOWとなり、信号処理部36は、フレームレート設定レジスタ36aに設定された所定値に応じたフレームレート制御信号FRM_CNTを生成する。そのフレームレート制御信号FRM_CNTに応じて、フレーム同期信号F_syncとTXトリガが生成される。
 図9に示すように、フレーム同期信号F_syncとTXトリガは、フレームレート制御信号FRM_CNTがLOWになると、出力される。言い換えると、電子側タイミングコントローラ56は、FRM_CNTがHIGHの間は、フレーム同期信号F_syncとTXトリガを出力しないように制御されている。
 その結果、手動走査モード時に、制御手段によって、ストローク時間当たりの超音波断層画像の表示フレーム数が一定になるように制御されるので、3D表示において、繁雑な走査が必要とされない。
 以上のように、本実施の形態の超音波観測装置によれば、制御手段は、設定された所定値に基づいて、フレーム同期信号を生成することによって、ストローク時間当たりの超音波断層画像の表示フレーム数が一定になるように制御する。よって、電子式の超音波内視鏡においても、ユーザは、従来の電子式のような、フレームレートに応じて手引き速度を変更させる等の繁雑な操作をしなくても、3次元画像データを取得することができる。
 また、図19のような3D表示時において、ストローク時間が一定になるので、表示用のアプリケーションプログラムの構成も簡素化できるという効果もある。
 なお、電子走査式の超音波プローブあるいは超音波内視鏡が、互いに異なるフレームレートを有している場合でも、上述したフレームレート固定制御は、それらのフレームレートが異なる超音波プローブ等にも対応することができる。よって、新規に開発され、フレームレートが異なる超音波プローブ等に対しても、上述したフレームレート固定制御は適用することができる。
(第2の実施の形態)
 次に本発明の第2の実施の形態について説明する。 
 第2の実施の形態に係る超音波診断装置は、第1の実施の形態に係る超音波診断装置のハードウエア構成は同じである。よって、第1の実施の形態の超音波診断装置と同じ構成要素については、同じ符号を用いて、説明は省略する。第1の実施の形態では、フレームレート固定制御を、CPU39a、信号処理部36,電子側タイミングコントローラ56を用いて実現している。これに対して、第2の実施の形態では、映像処理部38のソフトウエアにより実現している点が、第1の実施の形態と異なる。
 第2の実施の形態においても、術者は、3Dキーを押下することによって、上述した手引き走査を行い、図19及び図20のような表示をモニタ5上にさせることができる。術者が手引き走査した結果、複数の断層画像が取得され、グラフィックメモリ37に蓄積される。
 図10は、本実施の形態に係る映像処理部のフレームレート固定制御の処理の流れの例を示すフローチャートである。 
 手引き走査により信号処理部36において処理された画像データは、グラフィックメモリ37に転送されて記憶される。
 制御手段あるいは制御部としてのる映像処理部38は、信号処理部36から入力された受信データ(すなわち画像データ)を、グラフィックメモリ57を用いて座標変換し、フレーム毎の画像データすなわちフレームデータを生成する(ステップS51)。
 そして、映像処理部38は、術者により予め設定されたフレーム数あるいは周期に基づいて、表示フレームレートを計算し、フレームデータの出力を制御する(ステップS52)。なお、表示フレームレートは、予め設定されたフレームレート、例えば、最も大きな表示レンジに対応するフレームレートに設定してもよい。
 図11は、図10のステップS52のフレームデータ出力処理の詳細な内容を示すフローチャートである。まず、映像処理部38は、ステップS51で生成された1つのフレームデータを出力する(ステップS61)。
 映像処理部38は、次のフレーム表示までの時間を計測するために、タイマのカウントを開始する(ステップS62)。タイマにセットされる値は、上記計算して得られた表示フレームレートに対応する時間の値である。
 タイマがタイムアップしたか否かが判断され(ステップS63)、タイムアップしなければ、NOとなり、フレームデータを破棄し(ステップS64)、処理は、ステップS63に戻る。すなわち、映像処理部38では、タイマがタイムアップする前に受信したフレームデータは、破棄される。
 タイマがタイムアップしたときは、ステップS63でYESとなり、処理は、ステップS61に戻る。以上の処理が繰り返されることにより、図19の右側の画面を生成することができる。
 図12は、図10と図11の処理によって、フレームデータが出力及び破棄されることを説明するための図である。 
 図12に示すように、電子モードの場合、例えば、表示レンジがC2のときのフレーム生成間隔TF1に対して、表示レンジがC2より小さいC1のとき、フレーム生成間隔はTF2になる。たとえは、TF1は、表示レンジが12cmのときのフレーム生成間隔であり、TF2は、表示レンジが4cmのときのフレーム生成間隔である。
 このようなときに、タイマのカウント値をTF1に対応する時間を計測するように設定することにより、×印で示したタイミングで出力されるフレームデータは、破棄される。○印で示したタイミングのフレームデータは、出力される。すなわち、表示レンジがC1の場合でも、フレームデータは、C2のタイミングでのみ出力される。
 その結果、制御手段あるいは制御部としての映像処理部38が超音波断層画像の画像データを格納するグラフィックメモリ37から超音波断層画像のフレームデータの出力を制御することによって、表示レンジが変更されても、手動走査モード時における、ストローク時間当たりの超音波断層画像の表示フレーム数が一定になるように制御される。
 以上のように、本実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。特に、本実施の形態の場合、映像処理部のソフトウエアのみを変更するだけでよいというメリットもある。
(第3の実施の形態)
 次に本発明の第3の実施の形態について説明する。 
 上述した2つの実施の形態では、フレームレートは、所定値に設定されていたが、本実施の形態では、ユーザが入力あるいは設定したストローク時間に基づいて、そのフレームレートを決定するようにしている。第3の実施の形態に係る超音波診断装置は、第1及び第2の実施の形態に係る超音波診断装置のハードウエア構成は同じである。よって、第1及び第2の実施の形態の超音波診断装置と同じ構成要素については、同じ符号を用いて、説明は省略する。
 上述した2つの実施の形態では、手引き走査時におけるフレームレートは、予め設定された値でもよいし、あるいはユーザが設定変更できる値でもよい。
 しかし、例えば、一回目に行った観察の結果、腫瘍部の位置あるいは範囲が分かっていれば、さらにその特定の部位の部分だけ観察する場合に、ストローク時間を入力できれば、術者にとって便利である。例えば、12秒のストローク時間で一回目の観察を行った結果、腫瘍部の大きさが全体の4分の1程度であれば、ストローク時間を4分の1に変更すれば、その腫瘍部を拡大して観察が可能なことが分かる。
 そこで、術者により、ストローク時間が設定された場合には、その設定されたストローク時間に基づいて計算されたフレームレートが、上記の所定値として設定される。
 図13は、本実施の形態の超音波診断装置1の全体処理の流れの例を示すフローチャートである。フレームレートは、入力されたストローク時間に基づいて計算される。図13において、図3と同じ構成要素はステップ符号が付されている。
 3Dキーが押下されると(ステップS1)、CPU39aは、モニタ5の画面上に、ユーザがストローク時間を入力するための入力ダイアログを表示する(ステップS71)。
 図14は、そのストローク時間を入力するための入力ダイアログの例を示す図である。ユーザは、所定の操作を行うことによって、図14の入力ダイアログ画面61が表示される。入力ダイアログ画面61は、モニタ5の画面上におけるポップアップ画面等でもよい。ユーザは、入力フィールド62に所望のストローク時間を入力して、設定ボタン63を画面上でクリックすることによって、ストローク時間を設定することができる。
 CPU39aは、入力されたストローク時間からフレームレートを計算して決定する(ステップS72)。 
 フレームレートは、フレームレート=(フレーム数/ストローク時間)なので、CPU39aは、フレームレートを計算して得る。なお、計算して得られたフレームレートは、そのまま所定値として利用してもより、あるいはその得られたフレームレートの近傍の最適値に変更して利用してもよい。
 CPU39aは、その計算して得られた値に、フレームレートを固定した後(ステップS73)、処理は、次のステップS3に進む。これにより、電子走査式の場合に、フレートレートは固定されることになる。
 以上のように、本実施の形態によれば、ストローク時間を設定可能にすることによって、第1及び第2の実施の形態と同様の効果を得られることに加えて、3D表示モード時に、繁雑な操作をすることなく、ユーザの望む速度の手引き走査が可能となる。 
 なお、上述した例では、設定されるには、ストローク時間であるが、ストローク時間に比例するストローク長を、ストローク時間に代えて入力するようにしてもよい。
(第4の実施の形態) 
 次に第4の実施の形態について説明する。 
 上述した第1から第3の実施の形態では、電子走査式の超音波内視鏡を用いて、3次元画像データを生成するために手引き走査を行うときの処理は、機械走査式の超音波プローブを用いて手引き走査を行うときの処理とは独立していた。
 そして、第1と第2の実施の形態は、機械走査式と電子走査式の2つの超音波装置が接続される超音波診断装置を例に挙げて、説明したが、第1と第2の実施の形態で説明した処理内容は、機械走査式の超音波プローブを接続できない電子走査式の超音波内視鏡だけが使用可能な超音波観測装置においても適用できるものである。
 これに対して、本実施の形態は、機械走査式と電子走査式の2つの超音波装置が接続される超音波診断装置をおいて、電子走査式の超音波装置が接続されたときに、上述した所定値は、機械走査式の超音波プローブのフレームレートと同じになるようにしたものである。第4の実施の形態に係る超音波診断装置は、第1から第3の実施の形態に係る超音波診断装置のハードウエア構成は同じである。よって、第1から第3の実施の形態の超音波診断装置と同じ構成要素については、同じ符号を用いて、説明は省略する。
 図15は、本実施の形態に係るフレームレート固定制御の処理の流れの例を示すフローチャートである。図15に示すように、CPU39aは、フレームレート設定レジスタ39aに、機械走査式の超音波プローブのフレームレートと同じ値を設定する(ステップS71)。
 この処理は、第1の実施の形態であれば、図4のフレームレートレジスタに所定値を設定する時の処理に代えて行われる。第2の実施の形態では、図10のステップS52におけるフレームレートの計算に代えて、図14の処理が行われる。
 その結果、信号処理部等の制御手段あるいは制御部は、機械走査式の超音波プローブ及び電子走査式の超音波内視鏡あるいは超音波プローブによるそれぞれの超音波断層画像の表示フレーム数が等しくなるように制御する。
 本実施の形態によれば、上述した第1の実施の形態の効果と同様の効果を得ることができるだけでなく、術者が、電子走査式の超音波内視鏡を用いて3次元画像データを生成するために手引き走査を行うとき、機械走査式の超音波プローブを用いて3次元画像データを生成するために手引き走査を行うときと同じ手引き速度で行うことになるので、ユーザは、超音波装置を替えても操作性上の違和感がないというメリットもある。
 以上のように、上述した各実施の形態によれば、電子走査式の超音波観測装置において3次元画像データを生成するために、高価な装置が不要で、プローブ径の大型化を招かずに、かつ、繁雑な手動走査の必要のない超音波観測装置を実現することができる。 
 本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範
囲において、種々の変更、改変等が可能である。

 本出願は、2008年10月31日に日本国に出願された特願2008-282035号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲に引用されるものとする。

Claims (12)

  1.  超音波プローブあるいは超音波内視鏡を被検体に対して手動で移動させ、その移動に伴って時系列の複数の超音波断層画像を表示する超音波診断装置において、
     手動走査モード時に、ストローク時間当たりの超音波断層画像の表示フレーム数が一定になるように制御する制御部を有することを特徴とする超音波観測装置。
  2.  前記手動走査モードは、操作設定部への所定の操作によって設定されることを特徴とする請求項1に記載の超音波観測装置。
  3.  前記制御部は、設定された所定値に基づいて、フレーム同期信号を生成することによって、前記ストローク時間当たりの前記超音波断層画像の表示フレーム数が一定になるように制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の超音波観測装置。
  4.  前記所定値は、フレーム数又はフレーム数に対応する周期であることを特徴とする請求項3に記載の超音波観測装置。
  5.  前記制御部は、前記超音波断層画像の画像データを格納するグラフィックメモリから生成された超音波断層画像のフレームデータの出力を制御することによって、前記ストローク時間当たりの前記超音波断層画像の表示フレーム数が一定になるように制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の超音波観測装置。
  6.  前記ストローク時間は、設定可能であることを特徴とする請求項1又は2に記載の超音波観測装置。
  7.  前記ストローク時間は、前記ストローク時間に比例するストローク長により代替されて設定されることを特徴とする請求項6に記載の超音波観測装置。
  8.  前記ストローク時間を設定するために生成された画面において、前記ストローク時間の設定が可能であることを特徴とする請求項6に記載の超音波観測装置。
  9.  前記超音波プローブ又は超音波内視鏡は、電子走査式の超音波プローブ又は超音波内視鏡であることを特徴とする請求項1又は2に記載の超音波観測装置。
  10.  前記超音波観測装置には、機械走査式の超音波プローブ又は超音波内視鏡及び電子走査式の超音波プローブ又は超音波内視鏡が接続可能であり、
     前記制御部は、前記機械走査式の超音波プローブ又は超音波内視鏡及び前記電子走査式の超音波プローブ又は超音波内視鏡によるそれぞれの前記超音波断層画像の前記表示フレーム数が等しくなるように制御することを特徴とする請求項1に超音波観測装置。
  11.  前記前記機械走査式の超音波プローブ又は超音波内視鏡の接続を検知する第1の接続検知部と、
     前記電子走査式の超音波プローブ又は超音波内視鏡の接続を検知する第2の接続検知部と、を有することを特徴とする請求項10に記載の超音波観測装置。
  12.  前記制御部は、前記電子走査式の超音波プローブ又は超音波内視鏡による超音波断層画像の表示フレーム数が、前記機械走査式の超音波プローブ又は超音波内視鏡による超音波断層画像の表示フレーム数に等しくなるように制御することを特徴とする請求項10又は11に記載の超音波観測装置。
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