(57)【要約】【課題】安価で汎用性の高い単列探触子を利用でき、表示画像における穿刺針の先端の真偽を容易に把握することができる超音波診断装置、超音波画像表示方法、プログラム及び超音波探触子を提供する。【解決手段】超音波診断装置は、第１受信信号及びスライス方向におけるビーム幅が第１受信信号よりも狭い第２受信信号を取得する受信信号取得部と、第１受信信号及び第２受信信号に基づいて、第１Ｂモード画像及び第２Ｂモード画像を生成するＢモード画像生成部と、第１Ｂモード画像及び第２Ｂモード画像に基づく表示画像を表示部に表示させる表示処理部と、表示画像における穿刺針の先端が実際の針先であるか否かを判断する判断部と、判断結果を提示する提示部と、を備える。提示部は、第１Ｂモード画像に含まれる第１穿刺針画像と第２Ｂモード画像に含まれる第２穿刺針画像に基づいて、判断結果を提示する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の振動子がスキャン方向に単列で配置された超音波探触子を介して被検体に向けて超音波を送信するとともに、被検体内で反射した反射波を受信して、超音波画像を生成し、表示する超音波診断装置であって、
前記超音波探触子によって得られた受信信号から、第１受信信号及び第２受信信号を取得する受信信号取得部と、
前記第１受信信号及び前記第２受信信号に基づいて、第１Ｂモード画像及び第２Ｂモード画像を生成するＢモード画像生成部と、
前記第１Ｂモード画像及び前記第２Ｂモード画像に基づく表示画像を表示部に表示させる表示処理部と、
前記被検体内に穿刺針が刺入される場合に、前記表示画像における前記穿刺針の先端が実際の前記穿刺針の先端であるか否かを判断する判断部と、
前記判断部による判断結果を提示する提示部と、を備え、
前記第２受信信号が示す第２ビームプロファイルは、スライス方向におけるビーム幅が、前記第１受信信号が示す第１ビームプロファイルよりも狭く、
前記提示部は、前記第１Ｂモード画像に含まれる第１穿刺針画像と前記第２Ｂモード画像に含まれる第２穿刺針画像に基づいて、前記判断結果を提示する、
超音波診断装置。
【請求項２】
前記提示部は、前記表示画像上に前記判断結果を表示する、請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記判断部は、前記第１穿刺針画像と前記第２穿刺針画像を比較して、両者の先端位置が一致する場合に、当該先端位置を前記穿刺針の先端位置として特定し、
前記提示部は、特定された先端位置を強調表示する、請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記提示部は、前記第２Ｂモード画像と前記第１穿刺針画像を合成して表示する、請求項２又は３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記提示部は、前記第１穿刺針画像と前記第２穿刺針画像の重複部分と、非重複部分とを、異なる色調で表示させる、請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記第１ビームプロファイルと前記第２ビームプロファイルは、前記スライス方向におけるビーム中心が同じである、請求項１から５のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記受信信号取得部は、前記受信信号に含まれる基本波成分に基づいて前記第１受信信号を生成し、前記受信信号に含まれる高調波成分に基づいて前記第２受信信号を生成する、請求項６に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記受信信号取得部は、パルスインバージョン法により、前記第２受信信号を生成する、請求項７に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記超音波探触子を有し、
前記超音波探触子は、放射面のスライス方向における曲率が、中央部と端部とで非連続で変化する音響レンズを有することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
複数の振動子がスキャン方向に単列で配置された超音波探触子を介して被検体に向けて超音波を送信するとともに、被検体内で反射した反射波を受信して、超音波画像を生成し、表示する超音波画像表示方法であって、
前記超音波探触子によって得られた受信信号から、第１受信信号及び第２受信信号を取得する第１工程と、
前記第１受信信号及び前記第２受信信号に基づいて、第１Ｂモード画像及び第２Ｂモード画像を生成する第２工程と、
前記第１Ｂモード画像及び前記第２Ｂモード画像に基づく表示画像を表示する第３工程と、
前記被検体内に穿刺針が刺入される場合に、前記表示画像における前記穿刺針の先端が実際の前記穿刺針の先端であるか否かを判断する第４工程と、
前記第４工程による判断結果を提示する第５工程と、を備え、
前記第２受信信号が示す第２ビームプロファイルは、スライス方向におけるビーム幅が、前記第１受信信号が示す第１ビームプロファイルよりも狭く、
前記第５工程は、前記第１Ｂモード画像に含まれる第１穿刺針画像と前記第２Ｂモード画像に含まれる第２穿刺針画像に基づいて、前記判断結果を提示する、
超音波画像表示方法。
【請求項１１】
複数の振動子がスキャン方向に単列で配置された超音波探触子を介して被検体に向けて超音波を送信するとともに、被検体内で反射した反射波を受信して、超音波画像を生成し、表示する超音波診断装置のコンピューターに、
前記超音波探触子によって得られた受信信号から、第１受信信号及び第２受信信号を取得する第１処理と、
前記第１受信信号及び前記第２受信信号に基づいて、第１Ｂモード画像及び第２Ｂモード画像を生成する第２処理と、
前記第１Ｂモード画像及び前記第２Ｂモード画像に基づく表示画像を表示部に表示させる第３処理と、
前記被検体内に穿刺針が刺入される場合に、前記表示画像における前記穿刺針の先端が実際の前記穿刺針の先端であるか否かを判断する第４処理と、
前記第４処理による判断結果を提示する第５処理と、
を実行させるためのプログラムであって、
前記第２受信信号が示す第２ビームプロファイルは、スライス方向におけるビーム幅が、前記第１受信信号が示す第１ビームプロファイルよりも狭く、
前記第５処理は、前記第１Ｂモード画像に含まれる第１穿刺針画像と前記第２Ｂモード画像に含まれる第２穿刺針画像に基づいて、前記判断結果を提示する、
プログラム。
【請求項１２】
超音波の送受信を行う超音波探触子であって、
複数の振動子がスキャン方向に単列で配置された振動子アレイと、
前記振動子アレイの超音波放射側に配置される音響レンズと、を備え、
前記音響レンズの放射面は、スライス方向における中央部と端部とで曲率が非連続である、超音波探触子。
【請求項１３】
前記中央部から放射される超音波の収束性より、前記端部から放射される超音波の収束性が低い、請求項１２に記載の超音波探触子。
【請求項１４】
前記中央部から放射される超音波の焦点距離より、前記端部から放射される超音波の焦点距離が長い、請求項１２又は１３に記載の超音波探触子。
【請求項１５】
請求項１２から１４のいずれか一項に記載の超音波探触子を備えた超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置、超音波画像表示方法、プログラム及び超音波探触子に関し、特に、穿刺針を被検体内のターゲットに向けて穿刺する場合に有用な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医用画像診断装置の一つとして、超音波を被検体に向けて送信し、その反射波を受信して受信信号に所定の信号処理を行うことにより、被検体内部の形状、性状又は動態を超音波画像として可視化する超音波診断装置が知られている。超音波診断装置は、超音波探触子を体表に当てる又は体内に挿入するという簡単な操作で超音波画像を取得することができるので、安全であり、被検体にかかる負担も小さい。
【０００３】
超音波診断装置は、被検体である患者の体内に穿刺針を挿入して組織や体液を採取して生体組織を診断する場合や、穿刺針を用いて治療を行う場合にも用いられる。これらの診断又は治療において、医師等の施術者は、超音波診断装置により得られる超音波画像を見て、穿刺針の位置と穿刺部位（ターゲット）の位置を確認しながら穿刺を行うことができる。ここで、穿刺針は、医療針の他、カテーテル等の被検体内に刺入して用いられる医療器具を含む。
超音波診断装置を利用して穿刺を行う場合、穿刺を正確に行うために、穿刺針及びターゲットが超音波画像（Ｂモード画像）に鮮明に反映されていることが好ましい。
【０００４】
従来、超音波が組織内を伝播する際の非線形性を利用して、中心周波数がｆ０である超音波を送信したときの受信超音波（超音波エコー）の高調波成分（例えば、周波数２ｆ０、３ｆ０）を画像化する、ティッシュ・ハーモニック・イメージング（ＴＨＩ）法が知られている。
【０００５】
ＴＨＩ法において、受信超音波の高調波成分が示すビームプロファイルは、高調波の生成が非線形に音圧に依存することにより、基本波成分が示すビームプロファイルよりもスライス方向におけるビーム幅（以下、「スライス幅」と称する）が狭いため、分解能が高く、鮮明な超音波画像を得ることができる。一方で、穿刺する場合に、高調波成分による検出領域に対し、穿刺針がスライス方向に外れやすいため、穿刺針の全体像、特に針先を把握するには施術者の熟達した手技が必要という課題があった。
これを補助するための穿刺針ガイド等を用いた場合であっても、生体は均質ではないため、筋膜等の組織境界の形状や方向性、組織ごとの硬さの違いによって穿刺針の進入方向が曲がり、針先が検出領域から外れることが少なからず発生し、針先の確実な把握という課題は依然として解消されていない。
【０００６】
かかる課題を解決すべく、特許文献１では、ＴＨＩ法を利用して、受信超音波の高調波成分に基づく高調波画像と、受信超音波の基本波成分に基づく針画像とを合成して表示する超音波診断装置が開示されている。基本波成分に基づく超音波画像は、高調波成分に基づく超音波画像よりも、画質は不鮮明であるが、スライス方向の検出領域が広く、奥行き情報が多く含まれるため、穿刺針の全体像を把握しやすくなる。
【０００７】
また、特許文献２には、振動子がスライス方向に分割され、スキャン方向に振動子が多列で配置された超音波探触子（いわゆる多列探触子）を用いて、各列の振動子群で得られた超音波画像に含まれる穿刺針画像の色調を変えることにより、穿刺針のスライス方向における位置を把握できるようにした超音波診断装置が開示されている。なお、一般的には、スキャン方向に振動子が単列で配置された超音波探触子（いわゆる単列探触子）の方が、多列探触子に比較して安価であり、汎用性が高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１７／０２９８３０号
【特許文献２】特開２００３−０１９１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示の超音波診断装置では、基本波成分による検出領域に対し、穿刺針の針先がスライス方向に外れた場合には、超音波画像に穿刺針の全体像が含まれなくなる。そのため、超音波画像に含まれる穿刺針画像の先端が実際の針先であるのか、穿刺針の中途部分が描出されているのかの判断は、施術者に委ねられ、正確な判断を行うには豊富な経験と高い技量が必要になる。
【００１０】
また、特許文献２に開示の超音波診断装置では、穿刺針の位置が刺入点に近い場合には、超音波画像に含まれる穿刺針画像の先端が実際の針先であるのか否かを確実に判断することができるが、多列探触子を用いるために超音波探触子及び装置コストが高価になる。
【００１１】
本発明の目的は、安価で汎用性の高い単列探触子を利用でき、表示画像における穿刺針の先端を容易に把握することができる超音波診断装置、超音波画像表示方法、プログラム及び超音波探触子を提供することである。
尚、本発明における穿刺針とは、薬液注入や細胞診に用いられるいわゆる注射針のみに限定されず、カテーテル等の生体挿入器具も含む。さらにその構造は管腔構造に限定されず、鍼灸針等の薬液等の注入を目的としない管腔構造のない針であってもよい。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る超音波診断装置は、
複数の振動子がスキャン方向に単列で配置された超音波探触子を介して被検体に向けて超音波を送信するとともに、被検体内で反射した反射波を受信して、超音波画像を生成し、表示する超音波診断装置であって、
前記超音波探触子によって得られた受信信号から、第１受信信号及び第２受信信号を取得する受信信号取得部と、
前記第１受信信号及び前記第２受信信号に基づいて、第１Ｂモード画像及び第２Ｂモード画像を生成するＢモード画像生成部と、
前記第１Ｂモード画像及び前記第２Ｂモード画像に基づく表示画像を表示部に表示させる表示処理部と、
前記被検体内に穿刺針が刺入される場合に、前記表示画像における前記穿刺針の先端が実際の前記穿刺針の先端であるか否かを判断する判断部と、
前記判断部による判断結果を提示する提示部と、を備え、
前記第２受信信号が示す第２ビームプロファイルは、スライス方向におけるビーム幅が、前記第１受信信号が示す第１ビームプロファイルよりも狭く、
前記提示部は、前記第１Ｂモード画像に含まれる第１穿刺針画像と前記第２Ｂモード画像に含まれる第２穿刺針画像に基づいて、前記判断結果を提示することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る超音波画像表示方法は、
複数の振動子がスキャン方向に単列で配置された超音波探触子を介して被検体に向けて超音波を送信するとともに、被検体内で反射した反射波を受信して、超音波画像を生成し、表示する超音波画像表示方法であって、
前記超音波探触子によって得られた受信信号から、第１受信信号及び第２受信信号を取得する第１工程と、
前記第１受信信号及び前記第２受信信号に基づいて、第１Ｂモード画像及び第２Ｂモード画像を生成する第２工程と、
前記第１Ｂモード画像及び前記第２Ｂモード画像に基づく表示画像を表示する第３工程と、
前記被検体内に穿刺針が刺入される場合に、前記表示画像における前記穿刺針の先端が実際の前記穿刺針の先端であるか否かを判断する第４工程と、
前記第４工程による判断結果を提示する第５工程と、を備え、
前記第２受信信号が示す第２ビームプロファイルは、スライス方向におけるビーム幅が、前記第１受信信号が示す第１ビームプロファイルよりも狭く、
前記第５工程は、前記第１Ｂモード画像に含まれる第１穿刺針画像と前記第２Ｂモード画像に含まれる第２穿刺針画像に基づいて、前記判断結果を提示することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係るプログラムは、
複数の振動子がスキャン方向に単列で配置された超音波探触子を介して被検体に向けて超音波を送信するとともに、被検体内で反射した反射波を受信して、超音波画像を生成し、表示する超音波診断装置のコンピューターに、
前記超音波探触子によって得られた受信信号から、第１受信信号及び第２受信信号を取得する第１処理と、
前記第１受信信号及び前記第２受信信号に基づいて、第１Ｂモード画像及び第２Ｂモード画像を生成する第２処理と、
前記第１Ｂモード画像及び前記第２Ｂモード画像に基づく表示画像を表示部に表示させる第３処理と、
前記被検体内に穿刺針が刺入される場合に、前記表示画像における前記穿刺針の先端が実際の前記穿刺針の先端であるか否かを判断する第４処理と、
前記第４処理による判断結果を提示する第５処理と、
を実行させるためのプログラムであって、
前記第２受信信号が示す第２ビームプロファイルは、スライス方向におけるビーム幅が、前記第１受信信号が示す第１ビームプロファイルよりも狭く、
前記第５処理は、前記第１Ｂモード画像に含まれる第１穿刺針画像と前記第２Ｂモード画像に含まれる第２穿刺針画像に基づいて、前記判断結果を提示することを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る超音波探触子は、
超音波の送受信を行う超音波探触子であって、
複数の振動子がスキャン方向に単列で配置された振動子アレイと、
前記振動子アレイの超音波放射側に配置される音響レンズと、を備え、
前記音響レンズの放射面は、スライス方向における中央部と端部とで曲率が非連続であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、安価で汎用性の高い単列探触子を利用でき、表示画像における穿刺針の先端を容易に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、実施の形態に係る超音波診断装置の外観を示す図である。
【図２】図２Ａ、図２Ｂは、超音波探触子の構成を示す図である。
【図３】図３は、超音波診断装置の制御系の主要部を示すブロック図である。
【図４】図４は、受信信号のビームプロファイルを示す図である。
【図５】図５は、超音波画像表示処理の一例を示す図である。
【図６】図６Ａ、図６Ｂは、検出領域に対する穿刺針の進入状況を示す図である。
【図７】図７Ａ〜図７Ｃは、第１Ｂモード画像、第２Ｂモード画像及び表示画像の一例を示す図である。
【図８】図８Ａ〜図８Ｃは、第１Ｂモード画像、第２Ｂモード画像及び表示画像の他の一例を示す図である。
【図９】図９Ａ、図９Ｂは、ＴＨＩ法に好適な音響レンズの一例を示す図である。
【図１０】図１０Ａ、図１０Ｂは、ＴＨＩ法に好適な音響レンズの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施の形態に係る超音波診断装置１の外観を示す図である。図２Ａ、図２Ｂは、超音波探触子２０の構成を示す図である。図３は、超音波診断装置１の制御系の主要部を示すブロック図である。
【００２０】
図１に示すように、超音波診断装置１は、超音波診断装置本体１０及び超音波探触子２０を備える。超音波診断装置本体１０と超音波探触子２０は、ケーブル３０を介して接続される。なお、超音波探触子２０は、超音波診断装置本体１０と無線通信を介して接続されてもよい。
【００２１】
超音波診断装置１は、被検体内の形状、性状又は動態を超音波画像として可視化し、画像診断するために用いられる。特に、超音波診断装置１は、穿刺針をターゲット（例えば、被検体の筋、腱、神経束や腫瘍等の検体採取対象）に向けて刺入する穿刺術において、穿刺支援情報として、表示画像における穿刺針の先端の真偽、すなわち、穿刺針画像の先端が実際の針先であるか否かを提示する機能を備えている点が特徴的である。
【００２２】
超音波探触子２０は、被検体に対して超音波を送信するとともに、被検体で反射された超音波エコーを受信し、受信信号に変換して超音波診断装置本体１０に送信する。超音波探触子２０には、コンベックス探触子、リニア探触子、又はセクタ探触子等の任意の電子走査方式の探触子やメカニカルセクタ探触子等の機械走査方式の探触子を適用することができる。超音波探触子２０は、穿刺針を取り付けて刺入方向を案内する穿刺針ガイド部を有していてもよい。
【００２３】
図２Ａに示すように、超音波探触子２０は、超音波放射側から順に、音響レンズ２１、音響整合層２２、振動子アレイ２３、バッキング材２４を有する。なお、音響レンズ２１の表面（超音波放射面）には、保護層が配置されてもよい。
【００２４】
音響レンズ２１は、超音波をスライス方向(複数の振動子が配列されているスキャン方向とは直行する方向)に収束させるレンズであり、例えば、生体よりも音速が遅い材料を音響レンズに用いる場合は、一般的にはスライス方向における中央部が盛り上がったかまぼこ様の形状を有する。
音響整合層２２は、超音波を効率よく被検体内に進入させるための中間的物質であり、振動子２３ａと被写体の音響インピーダンスを整合させる。
【００２５】
振動子アレイ２３は、スキャン方向に単列で配置された複数の短冊状の振動子２３ａにより構成される。すなわち、超音波探触子２０は、いわゆる単列探触子である。
バッキング材２４は、振動子アレイ２３で発生する不要振動を減衰する。
【００２６】
超音波探触子２０によれば、スライス方向に収束する超音波のビームプロファイルが得られる（図２Ｂ参照）。なお、複数の振動子２３ａを切り替えて駆動することにより、超音波をスキャン方向に収束させることもできる（いわゆる電子スキャン方式）。
【００２７】
超音波診断装置本体１０は、超音波探触子２０からの受信信号を用いて、被検体の内部状態を超音波画像（Ｂモード画像）として可視化する。本実施の形態では、超音波診断装置本体１０が、ＴＨＩ法を利用してＢモード画像を生成して表示する場合について説明する。
【００２８】
図３に示すように、超音波診断装置本体１０は、操作入力部１１、送信部１２、受信部１３、信号処理部１４、画像処理部１５、表示処理部１６、表示部１７及び制御部１８等を備える。
【００２９】
送信部１２、受信部１３、信号処理部１４、画像処理部１５及び表示処理部１６は、例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）等の、各処理に応じた専用もしくは汎用のハードウェア（電子回路）で構成され、制御部１８と協働して各機能を実現する。
【００３０】
操作入力部１１は、例えば、診断開始等を指示するコマンド又は被検体に関する情報の入力を受け付ける。操作入力部１１は、例えば、複数の入力スイッチを有する操作パネル、キーボード、及びマウス等を有する。なお、操作入力部１１は、表示部１７と一体的に設けられるタッチパネルで構成されてもよい。
【００３１】
送信部１２は、制御部１８の指示に従って、送信信号（駆動信号）を生成して、超音波探触子２０に出力する。図示を省略するが、送信部１２は、例えば、クロック発生回路、パルス発生回路、パルス幅設定部及び遅延回路を有する。
【００３２】
クロック発生回路は、パルス信号の送信タイミングや送信周波数を決定するクロック信号を発生させる。パルス発生回路は、所定の周期で予め設定された電圧振幅のバイポーラー型の矩形波パルスを発生させる。パルス幅設定部は、パルス発生回路から出力される矩形波パルスのパルス幅を設定する。パルス発生回路で生成された矩形波パルスは、パルス幅設定部への入力前又は入力後に、超音波探触子２０の個々の振動子２３ａごとに異なる配線経路に分離される。遅延回路は、生成された矩形波パルスを、振動子２３ａごとの送信タイミングに応じて遅延させ、振動子２３ａに出力する。
【００３３】
受信部１３は、制御部１８の指示に従って、超音波探触子２０からの受信信号を受信し、信号処理部１４へ出力する。図示を省略するが、受信部１３は、例えば、増幅器、Ａ／Ｄ変換回路、整相加算回路を有する。
【００３４】
増幅器は、超音波探触子２０の各振動子２３ａにより受信された超音波に応じた受信信号を予め設定された所定の増幅率でそれぞれ増幅する。Ａ／Ｄ変換回路は、増幅された受信信号を所定のサンプリング周波数でデジタルデータに変換する。整相加算回路は、Ａ／Ｄ変換された受信信号に対して、振動子２３ａに対応した配線経路毎に遅延時間を与えて時相を整え、これらを加算（整相加算）する。
【００３５】
信号処理部１４は、第１受信信号生成部１４１及び第２受信信号生成部１４２を含む。第１受信信号生成部１４１及び第２受信信号生成部１４２は、制御部１８の指示に従って、受信信号から第１受信信号及び第２受信信号を生成する。すなわち、信号処理部１４は、本発明の「受信信号取得部」として機能する。
【００３６】
本実施の形態において、第１受信信号は、超音波エコーの基本波成分からなる基本波信号であり、第２受信信号は、超音波エコーの高調波成分からなる高調波信号である。図４に示すように、第２受信信号（高調波信号）が示す第２ビームプロファイルＢＰ２は、スライス方向におけるビーム幅が、第１受信信号（基本波信号）が示す第１ビームプロファイルＢＰ１よりも狭くなるので、分解能が高くなる。
【００３７】
画像処理部１５は、Ｂモード画像生成部１５１、画像解析部１５２、画像合成部１５３及び画像記憶部１５４を含む。また、図示を省略するが、画像処理部１５は、超音波探触子２０の種類に応じた座標変換及び画素補間を行うＤＳＣ（Digital Scan Converter）を含む。
【００３８】
Ｂモード画像生成部１５１は、制御部１８の指示に従って、第１受信信号及び第２受信信号のそれぞれに基づいて、被検体の内部状態を示す第１Ｂモード画像及び第２Ｂモード画像を生成する。被検体内に穿刺針が刺入されている場合、第１Ｂモード画像及び第２Ｂモード画像には、穿刺針の画像（第１穿刺針画像及び第２穿刺針画像）が描出される。
【００３９】
画像解析部１５２は、第１Ｂモード画像に含まれる第１穿刺針画像と、第２Ｂモード画像に含まれる第２穿刺針画像を比較して、穿刺針の先端位置を特定する。画像解析部１５２は、本願発明の「判断部」として機能する。
【００４０】
画像合成部１５３は、被検体内に穿刺針が刺入される場合に、穿刺針を含む表示画像を生成するとともに、表示画像における穿刺針の先端が実際の針先であるか否かを表示画像上に提示する。すなわち、画像合成部１５３は、本発明の「提示部」として機能する。
【００４１】
画像記憶部１５４は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性メモリ又は高速書き換えが可能な不揮発性メモリで構成される。画像記憶部１５４は、Ｂモード画像生成部１５１又は画像合成部１５３で生成された画像データを、フレーム単位で記憶する。画像記憶部１５４に記憶された画像データは、制御部１８の制御に従って読み出され、画像解析部１５２による解析に使用されたり、表示部１７における表示に使用される。
【００４２】
表示処理部１６は、制御部１８の指示に従って、画像処理部１５において生成された表示画像のデータを、表示部１７に対応する表示信号に変換して出力する。
【００４３】
表示部１７は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ等で構成される。表示部１７は、制御部１８の指示に従って、表示処理部１６からの表示信号に基づいて画像を表示する。
【００４４】
制御部１８は、操作入力部１１、送信部１２、受信部１３、信号処理部１４、画像処理部１５、表示処理部１６及び表示部１７を、それぞれの機能に応じて制御することによって、超音波診断装置１の全体制御を行う。
【００４５】
制御部１８は、演算／制御装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）１８１、主記憶装置としてのＲＯＭ（Read Only Memory）１８２及びＲＡＭ（Random Access Memory）１８３等を有する。ＲＯＭ１８２には、基本プログラムや基本的な設定データが記憶される。ＣＰＵ１８１は、ＲＯＭ１８２から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ１８３に展開し、展開したプログラムを実行することにより、超音波診断装置本体１０の各機能ブロック（送信部１２、受信部１３、信号処理部１４、画像処理部１５及び表示処理部１６）の動作を集中制御する。
【００４６】
本実施の形態では、機能ブロックを構成する各ハードウェアと制御部１８とが協働することにより、各機能ブロックの機能が実現される。なお、制御部１８がプログラムを実行することにより、各機能ブロックの一部又は全部の機能が実現されるようにしてもよい。
【００４７】
図５は、穿刺術に超音波診断装置１が利用される場合の超音波画像表示処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、例えば、超音波診断装置１において、穿刺支援機能が有効化されることに伴い、ＣＰＵ１８１がＲＯＭ１８２に格納されている所定のプログラム（穿刺支援プログラム）を実行することにより実現される。穿刺支援機能の有効化は、例えば、操作入力部１１における診断モードの選択によって行われる。
【００４８】
本実施の形態では、パルスインバージョン法に代表される、複数回送信によって得られる複数の受信信号を合成することにより基本波成分を減殺し、第２受信信号（高調波信号）を生成する方法を適用した場合について説明する。パルスインバージョン法は位相反転法とも呼ばれ、第１送信の第１超音波に対して、送信波形を極性反転（位相反転）させた第２超音波による第２送信を行い、それぞれに対応する２つの超音波エコーに基づく受信信号を加算することで、基本波成分を効果的に低減し、２倍の信号強度の高調波成分を抽出する手法である。
【００４９】
複数回送信の受信信号を用いた基本波成分の減殺方法は、極性反転による２回送信に限定されず、λ／ｎ位相をずらしたｎ回の送信による受信信号を合成する方法（例えば互いに基本波のλ／３に相当する位相をずらした３回送信の受信信号を合成する方法）を用いてもよい。
【００５０】
さらに、複数回送信による基本波の減殺及び高調波の抽出方法は上記の位相制御による方法に限定されず、高調波の生成が音圧に依存することを利用して減殺及び抽出を行う振幅変調法を用いてもよい。具体的には、第１送信の送信波形振幅に対して送信波形振幅を１／ｎとした第２送信を行い、第１送信の受信信号から第２送信の受信信号をｎ倍にした信号を減じることで基本波の減殺と高調波の抽出を行う方法を用いることもできる。
【００５１】
なお、穿刺術を行うに際して、超音波探触子２０は、スライス方向の略中央にターゲットが位置するように設定されているものとする。また、本発明は超音波探触子２０のスキャン方向に略平行に穿刺が行われる技法（平行法）と略直交に穿刺が行われる技法（交差法）のいずれにおいても有効だが、本実施の形態では平行法で行ったものとして説明する。
【００５２】
ステップＳ１０１において、制御部１８は、送信部１２を制御して、超音波探触子２０から中心周波数がｆ０の第１超音波を送信する。
ステップＳ１０２において、制御部１８は、受信部１３を制御して、超音波探触子２０で受信した第１超音波に対応する反射波（第１超音波エコー）の受信信号を取得する。
【００５３】
ステップＳ１０３において、制御部１８は、送信部１２を制御して、超音波探触子２０から第１超音波に対して極性を反転させた第２超音波（中心周波数ｆ０）を送信する。
ステップＳ１０４において、制御部１８は、受信部１３を制御して、超音波探触子２０で受信した第２超音波に対応する反射波（第２超音波エコー）の受信信号を取得する。
【００５４】
ステップＳ１０５において、制御部１８は、信号処理部１４（第１受信信号生成部１４１）を制御して、第１受信信号を生成する。具体的には、第１超音波エコーの受信信号と第２超音波エコーの受信信号のいずれかまたは双方から基本波成分を抽出して、第１受信信号（基本波信号）を生成する。より具体的には、基本波成分のＳ／Ｎを重視する場合は、第１超音波エコーの受信信号から第２超音波エコーの受信信号を減ずることで基本波成分のＳ／Ｎを√２倍とすることができる。基本波成分のＳ／Ｎが充分である場合は、必ずしも前記合成処理（減算処理）を行う必要はなく、第１または第２超音波エコーの受信信号をそのまま用いて第１受信信号を生成してもよい。いずれか一方のみを用いる場合は、第１超音波エコーを第１受信信号とする方が、第２超音波の送受信期間に第１受信信号の後段処理が行うことができ、信号処理負荷が分散されるため好ましい。双方を用いるかいずれかを用いるかは固定的である必要はなく、必要に応じてユーザーが選択的に切り替えてもよいし、表示深度やゲイン値に応じて自動的に切り替える方法としてもよい。
【００５５】
ステップＳ１０６において、制御部１８は、信号処理部１４（第２受信信号生成部１４２）を制御して、第２受信信号を生成する。具体的には、第１超音波エコーの受信信号と第２超音波エコーの受信信号とを加算又は減算、あるいは加算及び減算することにより、高調波成分を抽出して、第２受信信号（高調波信号）を生成する。減算を行って３次高調波等の奇数次高調波を抽出する場合には、同時に基本波成分も抽出されるため、帯域通過フィルター等で基本波成分を除去する処理が必要となる。さらに、加算及び減算の双方を行って第２受信信号を得る場合は、減算信号に前記基本波成分除去処理を行った後、加算信号と相殺されないよう位相調整を行って加算信号と合成することが好ましい。
【００５６】
ステップＳ１０７において、制御部１８は、画像処理部１５（Ｂモード画像生成部１５１）を制御して、第１受信信号に基づいて第１Ｂモード画像を生成する。穿刺針が第１超音波エコーによる検出領域に進入している場合、進入している部分及びターゲット（例えば、腱）が第１Ｂモード画像に描出される（図７Ａ、図８Ａ参照）。
【００５７】
ステップＳ１０８において、制御部１８は、画像処理部１５（Ｂモード画像生成部１５１）を制御して、第２受信信号に基づいて第２Ｂモード画像を生成する。穿刺針が第２超音波エコーによる検出領域に進入している場合、進入している部分及びターゲットが第２Ｂモード画像に描出される（図７Ｂ、図８Ｂ参照）。
【００５８】
図４に示すように、第２受信信号（高調波信号）が示す第２ビームプロファイルＢＰ２は、スライス方向におけるビーム幅が、第１受信信号（基本波信号）が示す第１ビームプロファイルＢＰ１よりも狭くなるため、奥行き方向にあまり平均化されず、分解能が高い。したがって、第２Ｂモード画像は、第１Ｂモード画像よりも鮮明な画像となる。また、穿刺針が斜入している場合、第２穿刺針画像の長さは、ビーム幅が狭くなる分、第１穿刺針画像の長さよりも短く表示されることになる。
【００５９】
ステップＳ１０９において、制御部１８は、画像処理部１５（画像解析部１５２）を制御して、第１Ｂモード画像から第１穿刺針画像を抽出し、第２Ｂモード画像から第２穿刺針画像を抽出する。第１穿刺針画像及び第２穿刺針画像の抽出は、例えば、特許第６０４４７４９号公報記載の方法等を用いて行うことができる。より具体的には、抽出対象となる原画像に平滑化処理を行った第１平滑化画像から、原画像に水平方向により強い平滑化処理を行った第２平滑化画像を減ずる処理により、生体組織境界で主に構成される水平方向の直線成分を除いた、穿刺針に基づく直線成分すなわち穿刺針画像を抽出することができる。上記に加えて、エッジ検出処理や階調補正、閾値を用いた２値化処理等の穿刺針画像の視認性を高めるため処理を行ってもよいし、Ｈｏｕｇｈ変換等の直線抽出処理を利用して、針画像の尤度判定を行う等の検出精度を高めるための処理を行ってもよい。
【００６０】
ステップＳ１１０において、制御部１８は、画像処理部１５（画像解析部１５２）を制御して、第１穿刺針画像の先端と、第２穿刺針画像の先端が一致しているか否かを判断する。例えば、第１穿刺針画像の先端座標と第２穿刺針画像の先端座標を比較することで、第１穿刺針画像の先端と、第２穿刺針画像の先端が一致しているか否かを判断することができる。ここで、第１Ｂモード画像及び第２Ｂモード画像において、穿刺針の刺入点から遠い側の端部（深度が深い側の端部）が、第１穿刺針画像及び第２穿刺針画像の先端である。
【００６１】
第１穿刺針画像の先端と第２穿刺針画像の先端が一致している場合（ステップＳ１１０で“ＹＥＳ”）、ステップＳ１１１の処理に移行する。第１穿刺針画像の先端と第２穿刺針画像の先端が一致していない場合（ステップＳ１１０で“ＮＯ”）、ステップＳ１１３の処理に移行する。なお、第１Ｂモード画像に第１穿刺針画像が含まれるが、第２Ｂモード画像に第２穿刺針画像が含まれない場合（例えば、穿刺針が第１ビームプロファイルＢＰ１のスライス方向端部から刺入される場合の刺入初期）は、第１穿刺針画像の先端が、実際の針先であると判断して支障ないので、ステップＳ１１１の処理に移行する。
【００６２】
ステップＳ１１１、Ｓ１１２において、制御部１８は、画像処理部１５（画像合成部１５３）を制御して、穿刺支援情報を含む表示画像を生成する。具体的には、表示画像は、被検体内部が鮮明に描出された第２Ｂモード画像に、第１穿刺針画像を重畳することにより生成される。このとき、第１穿刺針画像よりも第２穿刺針画像は短いので、穿刺針の表示領域においては、第２穿刺針画像が優先され、前面に表示されるように画像が合成される。また、穿刺針画像の先端には、強調表示の一例として、針先を示す針先マーク（図７Ｃでは“Ｘ”）が重畳される。すなわち、本実施の形態では、判断結果の一例として、針先マーク等の強調表示によって、表示画像における穿刺針の先端が実際の針先であることを示している。なお、強調表示の他の例として、針先マーク又は針先に対応する針先画素を点滅させたり、表示色を変えたりしてもよい。
【００６３】
ステップＳ１１３において、制御部１８は、画像処理部１５（画像合成部１５３）を制御して、穿刺支援情報を含む表示画像を生成する。具体的な処理は、ステップＳ１１１と同様である。第１穿刺針画像の先端と第２穿刺針画像の先端が一致していない場合、表示画像には、針先マーク等の強調表示は行われない。すなわち、本実施の形態では、判断結果の一例として、針先マーク等の強調表示を行わないことをもって、表示画像における穿刺針の先端が実際の針先であるかは不明であることを示している。
【００６４】
なお、穿刺針の先端が第１受信信号の検出領域内にある場合は、第１穿刺針画像の先端が実際の針先になるが、第１受信信号の検出領域を穿刺針がスライス方向に横切って通過したか否かを第１Ｂモード画像から判断することはできない。そこで、本実施の形態では、第１穿刺針画像の先端と第２穿刺針画像の先端が一致していない場合は、針先マーク等の強調表示は行わずに、第１穿刺針画像の先端が実際の針先であるかは不明であることを注意喚起するようにしている。
【００６５】
ここで、表示画像においては、第１穿刺針画像と第２穿刺針画像の色調が異なっていることが好ましい。これにより、第１穿刺針画像と第２穿刺針画像の境界が明確になるので、施術者は穿刺針の進入状況、具体的には超音波探触子２０の走査領域に対して穿刺針がどのように進入しているかを把握することができる。
【００６６】
ステップＳ１１４において、制御部１８は、表示処理部１６を制御して、表示画像を表示部１７に表示する。以上の処理が繰り返して行われる。
【００６７】
上述したように、第１穿刺針画像の先端と第２穿刺針画像の先端が一致している場合は、表示画像に針先マーク等の強調表示が行われる。これにより、施術者は、針先マークの位置が実際の針先であることを認識することができるので、表示画像を利用して効率よく穿刺することができる。
【００６８】
一方、第１穿刺針画像の先端と第２穿刺針画像の先端が一致していない場合は、表示画像に針先マーク等の強調表示が行われない。これにより、施術者は、表示画像における穿刺針画像の先端が実際の針先であるかは不明であることを認識することができ、穿刺針の先端がターゲットに対してスライス方向にずれている可能性も考慮して穿刺を行うので、誤穿刺による医療事故を防止することができる。
【００６９】
図６Ａ、図６Ｂは、第１受信信号（基本波信号）による第１検出領域ＤＲ１及び第２受信信号（高調波信号）による第２検出領域ＤＲ２に対して穿刺針Ｎが進入する様子を平面視で示す図である。第１検出領域ＤＲ１は、第２検出領域ＤＲ２よりもスライス方向の幅が広く、第２検出領域ＤＲ２の全部を含む。図６Ａは、穿刺針Ｎが第１検出領域ＤＲ１から進入して、穿刺針Ｎの先端が第２検出領域ＤＲ２に存在する場合を示している。図６Ｂは、穿刺針Ｎが第１検出領域ＤＲ１から進入して、穿刺針Ｎの先端が第２検出領域ＤＲ２を横切って再び第１検出領域ＤＲ１に到達し、第２検出領域ＤＲ２内には針先が存在しない場合を示している。
【００７０】
図６Ａに示すように穿刺針が刺入されたときの第１Ｂモード画像ＢＩ１、第２モード画像ＢＩ２及び表示画像ＳＩを、それぞれ、図７Ａ〜図７Ｃに示す。
【００７１】
図７Ａに示すように、第１Ｂモード画像ＢＩ１には、第１穿刺針画像ＮＩ１及びターゲット画像ＴＩ１が描出される。また、図７Ｂに示すように、第２Ｂモード画像ＢＩ２には、第２穿刺針画像ＮＩ２及びターゲット画像ＴＩ２が描出される。第２Ｂモード画像ＢＩ２は、第１Ｂモード画像ＢＩ１よりも鮮明である。
【００７２】
図６Ａに示すように、穿刺針の先端が第２検出領域ＤＲ２内にある場合、図７Ａ、図７Ｂに示すように、第１穿刺針画像ＮＩ１の先端ＮＰ１と第２穿刺針画像ＮＩ２の先端ＮＰ２は一致する。したがって、図７Ｃに示すように、第２Ｂモード画像ＢＩ２に第１穿刺針画像ＮＩ１及び針先マークＮＰＩを重畳した表示画像ＳＩが生成される。この場合、ターゲットと穿刺針の先端の位置はスライス方向にずれていないことになるので、施術者は、針先マークＮＰＩがターゲット画像ＴＩに到達したことをもって、穿刺針の先端がターゲットに到達したと判断することができる。
【００７３】
図６Ｂに示すように穿刺針が刺入されたときの第１Ｂモード画像ＢＩ１、第２モード画像ＢＩ２及び表示画像ＳＩを、それぞれ、図８Ａ〜図８Ｃに示す。
【００７４】
図８Ａに示すように、第１Ｂモード画像ＢＩ１には、第１穿刺針画像ＮＩ１及びターゲット画像ＴＩ１が描出される。また、図８Ｂに示すように、第２Ｂモード画像ＢＩ２には、第２穿刺針画像ＮＩ２及びターゲット画像ＴＩ２が描出される。第２Ｂモード画像ＢＩ２は、第１Ｂモード画像ＢＩ１よりも鮮明である。また、第２穿刺針画像ＮＩ２は、第２検出領域ＤＲ２を横切っている部分だけが描出されている。
【００７５】
図６Ｂに示すように、穿刺針の先端が第２検出領域ＤＲ２を通過して第１検出領域ＤＲ１に到達した場合、図８Ａ、図８Ｂに示すように、第１穿刺針画像ＮＩ１の先端ＮＰ１と第２穿刺針画像ＮＩ２の先端ＮＰ２は一致しない。したがって、図８Ｃに示すように、第２Ｂモード画像ＢＩ２に第１穿刺針画像ＮＩ１だけを重畳した表示画像ＳＩが生成される。この場合、施術者は、穿刺針の先端がターゲットに対してスライス方向にずれている可能性も考慮して、注意深く穿刺を進める、又は穿刺し直すことになる。
【００７６】
図７Ｃ、図８Ｃに示す表示画像ＳＩにおいては、第１穿刺針画像ＮＩ１と第２穿刺針画像ＮＩ２の重複部分と被重複部分が、異なる色調で表示されており、第１検出領域ＤＲ１と第２検出領域ＤＲ２の境界が明確に現れている。これにより、施術者は、穿刺針がスライス方向に、どのように進入しているかを把握することができる。
【００７７】
［超音波探触子２０の変形例］
上記の説明では、音響レンズによるスライス方向のビーム収束が一様な超音波探触子を用いた場合を示したが、超音波探触子は、音響レンズの構成変更により、第１ビームプロファイルＢＰ１と第２ビームプロファイルＢＰ２をさらに好ましい態様として得られるように構成することもできる。
【００７８】
図９Ａ、図９Ｂは、ＴＨＩ法に好適な音響レンズの一例を示す図である。
図９Ａに示す音響レンズ２１Ａは、球面形状の中央部２１ａと、平坦形状の両端部２１ｂを有している。すなわち、音響レンズ２１Ａの超音波放射面は、スライス方向における中央部２１ａと両端部２１ｂとで曲率が異なり、中央部２１ａの曲率は両端部２１ｂの曲率よりも大きい。また、中央部２１ａと両端部２１ｂとの境界において、曲率が非連続となっている。
【００７９】
このような音響レンズ２１Ａにおいては、中央部２１ａの収束性より、両端部２１ｂの収束性が低くなる。つまり、音響レンズ２１Ａの中央部２１ａから送信される超音波は、スライス方向に収束するので、音圧が上昇し、超音波エコーには高調波成分が含まれる。一方、音響レンズ２１Ａの両端部２１ｂから送信される超音波は、スライス方向に収束せず、音圧が上昇しないので、超音波エコーには音圧依存性のある高調波成分がほとんど含まれない。
【００８０】
したがって、図９Ｂに示すように、超音波エコーの基本波成分からなる第１受信信号が示す第１ビームプロファイルＢＰ１と、高調波成分からなる第２受信信号が示す第２ビームプロファイルＢＰ２におけるスライス方向のビーム幅の差は、音響レンズの全面が球面形状を有する場合（図４参照）に比較して、特に超音波探触子近傍の領域において大きくなる。これにより、第１穿刺針画像と第２穿刺針画像の先端が一致しているか否かを、超音波探触子近傍の深度領域を含めた全深度領域にわたって精度良く判断することができる。
【００８１】
また、音響レンズ２１Ａの中央部２１ａから送信される超音波の焦点距離よりも、両端部２１ｂから送信される超音波の焦点距離が長いもしくは無焦点（平面）であることが好ましい。
これにより、対象を観察する画質にかかわる第２ビームプロファイルＢＰ２の幅を狭く保ちながら、第１ビームプロファイルＢＰ１と第２ビームプロファイルＢＰ２におけるスライス方向のビーム幅の差を確保できるようになって、針先判定の精度が高まるだけでなく、第１ビームプロファイルＢＰ１の幅が最小幅、平均幅ともに広がることにより、穿刺針を捉えられず見失う頻度を減少することができる。
【００８２】
なお、放射面のスライス方向における曲率が、中央部と両端部とで非連続で変化している音響レンズであれば、上述したようなＴＨＩ法に好適な特性を得ることができる。
図１０Ａ、図１０Ｂは、ＴＨＩ法に好適な音響レンズの他の例を示す図である。
図９Ａに示す音響レンズ２１Ａは、両端部２１ｂが断面視で平坦形状であるのに対して、図１０Ａに示す音響レンズ２１Ｂは、両端部２１ｂが断面視で直線状に傾斜している。また、図１０Ｂに示す音響レンズ２１Ｃは、両端部２１ｂが断面視で円弧状に湾曲している。音響レンズ２１Ｃにおいて、両端部２１ｂの曲率は、中央部２１ａの曲率よりも小さい。いずれの音響レンズ２１Ｂ、２１Ｃにおいても、放射面のスライス方向における曲率は、中央部２１ａと両端部２１ｂとで非連続で変化している。
【００８３】
また、振動子の中央部と両端部は、素子分割を行わない範疇で音響特性が異なるよう設計してもよい。例えば、振動子の裏面に配置されるバッキング層の材料を中央部と両端部で変更する、音響レンズの中央部と両端部を減衰特性が異なる材料で形成する等により、実質的に周波数特性が異なるよう設計してもよい。周波数特性を異ならせる場合は、中央部の中心周波数に対し、両端部の中心周波数が低くなるよう設計することが、第１ビームプロファイルと第２ビームプロファイルの差をよりつけるために好ましい。
【００８４】
このように、実施の形態に係る超音波診断装置１は、複数の振動子２３ａがスキャン方向に単列で配置された超音波探触子２０を介して被検体に向けて超音波を送信するとともに、被検体内で反射した反射波を受信して、超音波画像を生成し、表示する超音波診断装置であって、超音波探触子２０によって得られた受信信号から、第１受信信号及び第２受信信号を取得する信号処理部１４（受信信号取得部）と、第１受信信号及び第２受信信号に基づいて、第１Ｂモード画像及び第２Ｂモード画像を生成するＢモード画像生成部１５１と、第１Ｂモード画像及び第２Ｂモード画像に基づく表示画像を表示部に表示させる表示処理部１６と、被検体内に穿刺針が刺入される場合に、表示画像における穿刺針の先端が実際の針先か否かを判断する画像解析部１５２（判断部）と、画像解析部１５２による判断結果を提示する画像合成部１５３（提示部）と、を備える。第２受信信号が示す第２ビームプロファイルＢＰ２は、スライス方向におけるビーム幅が、第１受信信号が示す第１ビームプロファイルＢＰ１よりも狭い。画像処理部１５は、第１Ｂモード画像に含まれる第１穿刺針画像と第２Ｂモード画像に含まれる第２穿刺針画像に基づいて、判断結果を提示する。
【００８５】
本実施の形態に係る超音波画像表示方法は、複数の振動子２３ａがスキャン方向に単列で配置された超音波探触子２０を介して被検体に向けて超音波を送信するとともに、被検体内で反射した反射波を受信して、超音波画像を生成し、表示する超音波画像表示方法であって、超音波探触子２０によって得られた受信信号から、第１受信信号及び第２受信信号を取得する第１工程（図５のステップＳ１０５及びＳ１０６）と、第１受信信号及び第２受信信号に基づいて、第１Ｂモード画像及び第２Ｂモード画像を生成する第２工程（図５のステップＳ１０７及びＳ１０８）と、第１Ｂモード画像及び第２Ｂモード画像に基づく表示画像を表示部に表示させる第３工程（図５のステップＳ１１４）と、被検体内に穿刺針が刺入される場合に、表示画像における穿刺針の先端が実際の針先か否かを判断する第４工程（図５のステップＳ１０９、Ｓ１１０）と、第４工程による判断結果を提示する第５工程（図５のステップＳ１１１〜Ｓ１１３）と、を備える。第２受信信号が示す第２ビームプロファイルＢＰ２は、スライス方向におけるビーム幅が、第１受信信号が示す第１ビームプロファイルＢＰ１よりも狭い。第４工程は、第１Ｂモード画像に含まれる第１穿刺針画像と第２Ｂモード画像に含まれる第２穿刺針画像に基づいて、判断結果を提示する。
【００８６】
本実施の形態に係るプログラムは、複数の振動子２３ａがスキャン方向に単列で配置された超音波探触子２０を介して被検体に向けて超音波を送信するとともに、被検体内で反射した反射波を受信して、超音波画像を生成し、表示する超音波診断装置１の制御部１８（コンピューター）に、超音波探触子２０によって得られた受信信号から、第１受信信号及び第２受信信号を取得する第１処理（図５のステップＳ１０５及びＳ１０６）と、第１受信信号及び第２受信信号に基づいて、第１Ｂモード画像及び第２Ｂモード画像を生成する第２処理（図５のステップＳ１０７及びＳ１０８）と、第１Ｂモード画像及び第２Ｂモード画像に基づく表示画像を表示部に表示させる第３処理（図５のステップＳ１１４）と、被検体内に穿刺針が刺入される場合に、表示画像における穿刺針の先端が実際の針先か否かを判断する第４処理（図５のステップＳ１０９、Ｓ１１０）と、第４処理による判断結果を提示する第５処理（図５のステップＳ１１１〜Ｓ１１３）と、を実行させるためのプログラムである。第２受信信号が示す第２ビームプロファイルＢＰ２は、スライス方向におけるビーム幅が、第１受信信号が示す第１ビームプロファイルＢＰ１よりも狭い。第４処理は、第１Ｂモード画像に含まれる第１穿刺針画像と第２Ｂモード画像に含まれる第２穿刺針画像に基づいて、判断結果を提示する。
このプログラムは、例えば、当該プログラムが格納されたコンピューター読取可能な可搬型記憶媒体（光ディスク、光磁気ディスク、及びメモリカードを含む）を介して提供される。また例えば、このプログラムは、当該プログラムを保有するサーバーから、ネットワークを介してダウンロードにより提供することもできる。
【００８７】
実施の形態に係る超音波診断装置１、超音波画像表示方法及びプログラムによれば、安価で汎用性の高い単列探触子を利用でき、表示画像に含まれる穿刺針画像の先端が穿刺針の実際の針先であるか否か、すなわち、表示画像における針先の真偽を容易に把握することができる。したがって、超音波診断装置１は、誤穿刺による医療事故や生検エラーを防止するのに極めて有用である。
【００８８】
また、超音波診断装置１において、画像合成部１５３（提示部）は、表示画像上に判断結果を表示する。
これにより、施術者は、表示画像に含まれる穿刺針画像の先端が、穿刺針の実際の針先であるか否かを、視覚的に認識することができる。
【００８９】
また、超音波診断装置１において、画像合成部１５３（提示部）は、第１穿刺針画像と第２穿刺針画像を比較して、穿刺針の先端位置を特定し、特定した表示画像における穿刺針画像の先端を強調表示する。
これにより、施術者は、表示画像に含まれる穿刺針画像の先端が、穿刺針の実際の針先であるか否かを、強調表示によって容易に認識することができる。
【００９０】
また、超音波診断装置１において画像合成部１５３（提示部）は、第２Ｂモード画像と第１穿刺針画像を合成して表示する。
これにより、鮮明な第２Ｂモード画像上に、穿刺針画像が長く描出されるので、施術者は、穿刺針の進入状況を把握しやすくなる。
【００９１】
また、超音波診断装置１において、画像合成部１５３（提示部）は、第１穿刺針画像と第２穿刺針画像の重複部分と、非重複部分とを、異なる色調で表示させる。
これにより、第１検出領域ＤＲ１と第２検出領域ＤＲ２の境界が明確に描出されるので、施術者は、穿刺針がスライス方向にどのように進入しているかを、より詳細に把握することができる。
【００９２】
また、超音波診断装置１において、第１ビームプロファイルＢＰ１と第２ビームプロファイルＢＰ２は、スライス方向におけるビーム中心が同じである。
これにより、スライス方向において、第２検出領域ＤＲ２の両側に第１検出領域ＤＲ１が均等に形成されるので、刺入点に関わらず、穿刺針の進入状況を的確に把握することができる。
【００９３】
また、超音波診断装置１において、信号処理部１４（受信信号取得部）は、受信信号に含まれる基本波成分に基づいて第１受信信号を生成し、受信信号に含まれる高調波成分に基づいて第２受信信号を生成する。すなわち、超音波診断装置１において、信号処理部１４は、ＴＨＩ法を利用して、第１受信信号及び第２受信信号を生成する。
これにより、ビームプロファイルにおけるスライス方向のビーム幅が異なるように、第１受信信号と第２受信信号を容易に取得することができる。
【００９４】
また、超音波診断装置１において、信号処理部１４（受信信号取得部）は、パルスインバージョン法により、第２受信信号を生成する。
これにより、基本波成分が相殺され、高調波成分が強調されるので、距離分解能を劣化させずに第２受信信号を取得することができる。
【００９５】
さらに、本実施の形態には、以下の発明も開示されている。
すなわち、実施の形態に係る超音波探触子２０は、超音波の送受信を行う超音波探触子であって、複数の振動子２３ａがスキャン方向に単列で配置された振動子アレイ２３と、振動子アレイ２３の超音波放射側に配置される音響レンズ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃと、を備える。音響レンズ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃの放射面は、スライス方向における中央部２１ａと端部２１ｂとで曲率が異なり、中央部２１ａの曲率は両端部２１ｂの曲率よりも大きい。また、中央部２１ａと両端部２１ｂとの境界において、曲率が非連続である。
具体的には、音響レンズ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃの中央部２１ａから放射される超音波の収束性より、端部２１ｂから放射される超音波の収束性が低い。
これにより、ＴＨＩ法を利用して第１受信信号及び第２受信信号を取得する場合に、第１受信信号が示す第１ビームプロファイルＢＰ１と、第２受信信号が示す第２ビームプロファイルＢＰ２におけるスライス方向のビーム幅の差は、音響レンズ２１の全面が球面形状を有する場合（図４参照）に比較して、特に超音波探触子近傍の領域において大きくなる。したがって、第１穿刺針画像と第２穿刺針画像の先端が一致しているか否かを、超音波探触子近傍の深度領域を含めた全深度領域にわたって精度良く判断することができる。
【００９６】
また、超音波探触子２０において、音響レンズ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃの中央部２１ａから送信される超音波の焦点距離よりも、両端部２１ｂから送信される超音波の焦点距離が長いもしくは無焦点（平面）である。
これにより、対象を観察する画質にかかわる第２ビームプロファイルＢＰ２の幅を狭く保ちながら、第１ビームプロファイルＢＰ１と第２ビームプロファイルＢＰ２におけるスライス方向のビーム幅の差を確保できるようになって、針先判定の精度が高まるだけでなく、第１ビームプロファイルＢＰ１の幅が最小幅、平均幅ともに広がることにより、穿刺針を捉えられず見失う頻度を減少することができる。
【００９７】
さらに音響レンズ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃは、中央部２１ａと端部２１ｂの音響特性が異なるように設計してもよい。例えば、中央部２１ａに対して、端部２１ｂに減衰特性の大きいレンズ材料を用いることにより、高調波を生成しやすい高周波成分の送信を抑制し、より選択的に第２ビームプロファイルＢＰ２内に高調波を生成することが可能となる。
【００９８】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【００９９】
例えば、実施の形態では、パルスインバージョン法により、基本波成分からなる第１受信信号と高調波成分からなる第２受信信号を生成する場合について説明したが、フィルター法により、高調波成分からなる第２受信信号を生成してもよい。フィルター法は、中心周波数ｆ０の超音波を送信した場合に、２ｆ０の帯域通過フィルターを用いて受信信号から２ｆ０の高調波成分を抽出する方法である。
【０１００】
また、ビームプロファイルにおけるスライス方向のビーム幅が異なる２つの超音波の送受信を行い、それぞれの受信信号を、第１受信信号及び第２受信信号として用いてもよい。
【０１０１】
また、表示画像上で針先マーク等の強調表示を行わず、第２Ｂモード画像と第１穿刺針画像を合成して表示するだけでもよい。この場合、施術者が、表示画像において第１穿刺針画像の先端と第２穿刺針画像の先端が一致している場合のみ穿刺針画像の先端が実際の針先であることを予め理解しておくことで、表示画像における穿刺針の先端が実際の針先であるか否かを知得することができる。なお、穿刺針画像の先端が実際の針先であるか否かの判断は、施術者に委ねられることとなるが、判断材料は表示画像によって提示されている。
【０１０２】
実施の形態では、表示画像における穿刺針の先端が実際の針先であるか否かを判断した結果を表示画像によって視覚的に提示する場合について示したが、聴覚的に提示するようにしてもよい。
【０１０３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１０４】
１  超音波診断装置
１０  超音波診断装置本体
１１  操作入力部
１２  送信部
１３  受信部
１４  信号処理部
１４１  第１受信信号生成部（受信信号取得部）
１４２  第２受信信号生成部（受信信号取得部）
１５  画像処理部
１５１  Ｂモード画像生成部
１５２  画像解析部（判断部）
１５３  画像合成部（提示部）
１５４  画像記憶部
１６  表示処理部
１７  表示部
１８  制御部（コンピューター）
２０  超音波探触子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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