(57)【要約】      （修正有）【課題】簡易な構成で、超音波探触子の向きと超音波画像との対応が直感的に理解し易く、使い勝手の良い超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法を提供する。【解決手段】振動子と角度センサ４を備えた超音波探触子２が接続可能に構成された超音波診断装置１であって、超音波探触子１から被検体に向けて超音波を送信させ、超音波探触子が受信した反射超音波に基づき受信信号を生成する送受信処理を行い、受信信号に基づき超音波画像を生成し、角度センサ４で検出した前記超音波探触子２の角度情報に基づき、超音波画像を角度情報に対応した角度で回転させて表示させる表示処理を行う、制御器５を備えた。【選択図】図１
2014008314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子と角度センサを備えた超音波探触子が接続可能に構成された超音波診断装置であって、
前記超音波探触子から被検体に向けて超音波を送信させ、前記超音波探触子が受信した反射超音波に基づき受信信号を生成する送受信処理を行い、
前記受信信号に基づき超音波画像を生成し、
前記角度センサで検出した前記超音波探触子の角度情報に基づき、前記超音波画像を前記角度情報に対応した角度で回転させて表示させる表示処理を行う、制御器を備えた超音波診断装置。
【請求項２】
前記制御器は、所定の基準点を基準として、前記角度情報に対応した角度で回転させて表示させる表示処理を行う、請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記所定の基準点は、前記超音波画像の重心である、請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記制御器は、前記角度センサで検出した前記超音波探触子の角度情報のうち、重力方向と、前記重力方向に直交する第１の方向とで規定される面における角度情報に基づき、前記超音波画像を回転させて表示させる、請求項１〜３のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記制御器は、前記角度センサで検出した前記超音波探触子の角度情報のうち、前記重力方向と前記重力方向および前記一方向に直交する第２の方向とで規定される面における角度情報に基づき、前記超音波画像を回転させて表示させる、請求項１〜４のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記制御器は、前記角度センサで検出した前記超音波探触子の角度情報のうち、前記第１の方向と第２の方向とで規定される面における角度情報に基づき、前記超音波画像を回転させて表示させる、請求項１〜５のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記制御器は、前記超音波画像の回転させた角度を示す補助画像を前記超音波画像とともに表示させる処理を行う、請求項１〜６のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記超音波診断装置は、表示器と接続され、前記表示処理された画像を前記表示器に出力する、請求項１〜７のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【請求項９】
振動子と角度センサを備えた超音波探触子が接続可能に構成された超音波診断装置の制御方法であって、
前記超音波探触子から被検体に向けて超音波を送信させ、前記超音波探触子が受信した反射超音波に基づき受信信号を生成する工程Ａと、
前記受信信号に基づき超音波画像を生成する工程Ｂと、
前記角度センサで検出した前記超音波探触子の角度情報に基づき、前記超音波画像を前記角度情報に対応した角度で回転させて表示させる工程Ｃ、とを含む、超音波診断装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波探触子と接続し、超音波探触子を介して被検体に向けて超音波を送受信させることで、被検体内部を超音波画像として画像化するものである。この超音波診断装置を用いて被検体内部の所望の観察対象部位を診断するには、操作者は、被検体表面で超音波探触子を動かして操作することで、観察対象部位が表示された所望の超音波画像を得る。例えば、コンベックス型の超音波探触子を用いて診断を行った場合、扇形の超音波画像が超音波診断装置と接続された表示器に表示される（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−２３７５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来の構成は、超音波探触子を様々な向き（角度）で動かしながら操作するにもかかわらず、超音波画像を表示する超音波画像フレームは固定されたままである。そのため、操作者は操作している超音波探触子の向きと表示される超音波画像との対応が直感的に理解し難いため、使い勝手が悪いという課題を有していた。
【０００５】
そこで本発明は、前記従来の課題を解決するもので、簡易な構成で、超音波探触子の向きと超音波画像との対応が直感的に理解し易く、使い勝手の良い超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そして、この目的を達成するために本発明の超音波診断装置は、振動子と角度センサを備えた超音波探触子が接続可能に構成された超音波診断装置であって、前記超音波探触子から被検体に向けて超音波を送信させ、前記超音波探触子が受信した反射超音波に基づき受信信号を生成する送受信処理を行い、前記受信信号に基づき超音波画像を生成し、前記角度センサで検出した前記超音波探触子の角度情報に基づき、前記超音波画像を前記角度情報に対応した角度で回転させて表示させる表示処理を行う、制御器を備えた構成とした。
【０００７】
また、本発明の超音波診断装置の制御方法は、振動子と角度センサを備えた超音波探触子が接続可能に構成された超音波診断装置の制御方法であって、前記超音波探触子から被検体に向けて超音波を送信させ、前記超音波探触子が受信した反射超音波に基づき受信信号を生成する工程Ａと、前記受信信号に基づき超音波画像を生成する工程Ｂと、前記角度センサで検出した前記超音波探触子の角度情報に基づき、前記超音波画像を前記角度情報に対応した角度で回転させて表示させる工程Ｃ、とを含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法によれば、上記構成とすることで、簡易な構成で、超音波探触子の向きと超音波画像との対応が直感的に理解し易くなる。その結果、超音波診断装置の使い勝手の良さが向上することになる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１における超音波診断装置のブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における超音波診断装置の角度情報変換部が変換する角度を説明する図
【図３】本発明の実施の形態１における超音波診断装置の動作フローチャート
【図４】本発明の実施の形態１における表示処理部により処理された回転した超音波画像を示す説明図
【図５】本発明の実施の形態１における表示処理部により処理された回転した超音波画像のより詳細な説明図
【図６】本発明の実施の形態１における被検体に対する超音波探触子の動きを説明する図
【図７】本発明の実施の形態１における超音波診断装置の被検体内部の超音波画像を示す図
【図８】本発明の実施の形態２における被検体に対する超音波探触子の動きを説明する図
【図９】本発明の実施の形態２における超音波診断装置の被検体内部の超音波画像を示す図
【図１０】本発明の実施の形態３における超音波診断装置の被検体内部の超音波画像を示す図
【図１１】本発明の超音波診断装置の補助画像を付加して表示した超音波画像を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法について、図面とともに詳細に説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における超音波診断装置のブロック図を示している。
【００１２】
図１に示す超音波診断装置１は、超音波探触子２および表示器３と接続されている。
【００１３】
超音波探触子２は、一次元方向に配列された複数の振動子（不図示）を有し、振動子を通じて被検体に超音波を送信するとともに、その反射超音波を受信して電気信号へと変換する。なお、実施の形態１においては、コンベックス型の超音波探触子２で説明を行うが、本発明はこれに限定されず、例えば、リニア型、セクタ型、マトリックス型を用いてもよい。
【００１４】
超音波探触子２には、超音波探触子２の角度を検出する角度センサ４を備えている。角度センサ４は、操作者の超音波探触子２の操作にあわせて駆動中の超音波探触子２の角度情報を逐次取得し、その角度情報を超音波診断装置１に向けて出力する。超音波探触子２の角度情報を取得する角度センサ４には、磁気センサ、光学センサなど、様々なセンサがあるが、例えば、磁気センサや光学センサはその構成上、超音波診断装置全体が大型化する。したがって、簡易な構成を実現するためには、超音波探触子２に設置または内蔵できるものが望ましい。このようなものとして、ジャイロセンサや加速度センサが挙げられる。
【００１５】
超音波診断装置１は、制御器５を備える。この制御器５は、角度情報変換部６、送受信部７、画像処理部８、表示処理部９および制御部１０から構成される。
【００１６】
角度情報変換部６は、角度センサ４の角度情報に基づき、超音波探触子２の角度を算出
する。具体的に図２を用いて説明すると、重力方向をＹ軸方向、重力方向に直交する一方向をＸ軸方向（Ｙ軸方向に対し、図２では複数の振動子１１が配列された一次元方向をＸ軸方向としている。）、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に直交する方向をＺ軸方向とすると、角度情報変換部６は、Ｘ軸方向とＹ軸方向で規定される面（以下、ＸＹ面とする。）における角度情報を超音波探触子２の角度として変換する。例えば、角度情報変換部６は、超音波探触子２の重力方向を基準として（０°とする。）、ＸＹ面における角度を超音波探触子２の角度として変換する。そして、変換した角度を表示処理部９へ出力する。また、送受信部７で生成された受信信号（後述するフレームのことを指す。）と、その受信信号が取得された時点の超音波探触子２の角度を関連付けるべく、送受信部７にその変換した角度に関する情報を出力する。
【００１７】
送受信部７は、超音波探触子２と接続し、超音波探触子２から超音波を送信させるために所定のタイミングの駆動パルスを複数の振動子に供給する。また、送受信部７は、超音波探触子２で反射超音波を受信して変換された電気信号を受け取り、その電気信号の増幅、検波などの、超音波画像の構築に必要な受信処理を行うことで受信信号を生成する。そして、この送信処理および受信処理を繰り返し連続して行い、複数の受信信号からなるフレームを複数構築していく。そして、角度情報変換部６からの変換した角度に関する情報と、それに対応するフレームとを関連付ける。
【００１８】
なお、ここでいうフレームとは、１枚の超音波画像を構築する上で必要な受信信号の一つのまとまりであって、この一つのまとまりの受信信号に基づき超音波画像を構築するために処理された信号、あるいは、この一つのまとまりの受信信号に基づき構築された１枚の超音波画像のことをいう。
【００１９】
画像処理部８は、フレーム毎に超音波画像データを生成する。
【００２０】
表示処理部８は、超音波画像データに基づき表示器３に超音波画像を表示させる処理を行う。コンベックス型の超音波探触子２を用いた場合、扇形の予め設定された超音波画像フレーム内に超音波画像を表示させる処理を行う。そして、フレーム毎の超音波画像にその角度に関する情報が関連付けられているので、超音波探触子２の角度に対応して超音波画像フレームおよび超音波画像を回転させて表示する処理を行う。
【００２１】
表示器３は、モニタ等で構成され、表示処理部８からの出力を表示する。  
【００２２】
制御部１０は、制御器５内の各ブロックを制御する。
【００２３】
以上の構成からなる超音波診断装置１の制御方法について、操作者の動作を踏まえて、図３を用いて説明する。
【００２４】
ステップ１（Ｓ０１）において、操作者は、送受信部７を駆動した状態で（すなわち、超音波探触子２から超音波の送受信が可能な状態のことをいう。）、超音波探触子２を被検体表面に当接させた状態で移動させる。この際、送受信部７は、超音波探触子２を介して被検体内に向けて超音波を送信させ、その反射超音波を受信して変換された電気信号を受信する。
【００２５】
ステップ２（Ｓ０２）において、送受信部７は、電気信号の増幅、検波などの、超音波画像の構築に必要な受信処理を行うことでフレーム毎の受信信号を生成する。
【００２６】
ステップ３（Ｓ０３）において、画像処理部８は、このフレーム毎の受信信号に基づき、逐次、フレーム毎に超音波画像データを構築する。
【００２７】
ステップ４（Ｓ０４）において、角度センサ４は、超音波探触子２の角度情報を逐次取得する。このステップ４（Ｓ０４）は、ステップ１（Ｓ０１）と並行して行われる。
【００２８】
ステップ５（Ｓ０５）において、角度情報変換部７は、角度センサ４からの角度情報に基づき、ＸＹ面の角度情報を抽出し、超音波探触子２の角度を算出する。
【００２９】
ステップ６（Ｓ０６）において、表示処理部９は、超音波画像フレーム内に超音波画像を表示させる処理を行う。具体的な説明を以下に行う。
【００３０】
表示処理部９は、図４（ａ）に示すように、表示器３に表示させる表示画面２０のフォーマットを予め備え、このフォーマットには超音波画像を表示させる超音波画像表示領域２１が設けられている。したがって、超音波画像フレーム２２と超音波画像２３は、超音波画像表示領域２１内に表示されることになる。そして、図４（ｂ）に示すように、超音波画像表示領域２１内の基準点２４に基づき、角度情報変換部６で変換された超音波探触子２の角度に対応して、超音波画像フレーム２２および超音波画像２３を時計回り、あるいは反時計回りに回転させて表示させる処理を行う。
【００３１】
より具体的には、例えば、基準点２４を扇形の超音波画像フレーム２２の重心とした場合、扇形の超音波画像フレーム２２の４つの頂点が、図５中の破線の円周上を通るように、図５（ａ）の矢印方向（時計回り）に回転させると図５（ｂ）に示すような回転された超音波画像フレーム２２および超音波画像２３が表示されることになる。
【００３２】
また、図６に示すように、超音波探触子２の動きにあわせ、被検体３０内の観測対象部位３１を診断する場合で説明を行うと、超音波探触子２が重力方向を向いた方向（Ｙ軸方向）を基準方向とし、超音波探触子２を基準方向を向けて配置した位置３２から位置３３（この位置を現在の超音波探触子２の位置とする。）に超音波探触子２動かした場合、その角度はＸＹ面において右側にθ°傾いたことになる。
【００３３】
この場合、位置３２で表示される超音波画像フレーム２２および超音波画像２３は図７（ａ）のように表示されることになる。
【００３４】
超音波探触子２を位置３３に動かした場合、従来構成であれば図７（ｂ）に示すように超音波探触子２の向きにかかわらず、超音波画像表示領域２１内で位置が固定された超音波画像フレーム２２内に超音波画像２３が表示されることになる。したがって、超音波探触子２の向きと表示される超音波画像フレーム２２および超音波画像２３との対応が取り難く、操作者には理解し難い。さらに、表示される超音波画像２３は、θ°傾いた状態で表示されることになるので、観察対象部位３１が位置３２で取得した超音波画像２３の観察対象部位３１よりθ°傾いた状態で表示されることとなり、操作者にとって超音波探触子２を移動させた前後の観察対象部位３１の位置関係が直感的に対応がとり難い。
【００３５】
一方、本発明では、超音波探触子２を位置３３に動かした場合、超音波画像フレーム２２がθ°傾き、それに伴い超音波画像２３もθ°傾いた状態で表示されるため、超音波探触子２の向きと表示される超音波画像フレーム２２および超音波画像２３との対応が取り易い。さらに、表示される観察対象部位３１も、位置３２で取得した観察対象部位３１と同じ向きで表示されることから、操作者にとって超音波探触子２を移動させた前後の観察対象部位３１の位置関係の対応がとり易くなる。
【００３６】
（実施の形態２）
実施の形態２は、超音波探触子２の向きと超音波画像との対応が、操作者がより直感的
に理解し易い構成を示す。なお、実施の形態１と同様の機能を有するブロックは、説明を省略する。
【００３７】
実施の形態１と異なる構成は、角度情報変換部６および表示処理部９である。
【００３８】
角度情報変換部６は、実施の形態１では、角度センサ４からの角度情報のうち、図２に示したＸＹ面における角度情報を超音波探触子２の角度として変換する構成を示したが、実施の形態２では、ＸＹ面に加え、Ｙ軸方向とＸ軸方向で規定される面（ＹＺ面）における角度情報も超音波探触子２の角度としてそれぞれ変換する。
【００３９】
この場合、表示処理部９では、ＸＹ面およびＹＺ面の超音波探触子２の角度を加味した超音波画像フレーム２２および超音波画像２３を表示する処理を行う。具体的には、例えば、図８に示すようにＹＺ面において超音波探触子２をθ１°傾けたとする。この場合、超音波画像表示領域２１には、超音波画像フレーム２２および超音波画像２３が、例えば、超音波画像フレーム２２の重心を基準として、図９（ａ）から表示画面に対して奥行き方向にθ１°傾いたことを示す図９（ｂ）の表示をする処理を行う。すなわち、図９（ｂ）のように遠近法を用いて奥行き方向にθ１°傾いていることが分かるような表示を行う。そして、実際には、ＸＹ面の角度も加味されることになるので、図９（ｂ）からＸＹ面に傾いた角度を加味した図９（ｃ）のような超音波画像フレーム２２および超音波画像２３が表示されることになる。
【００４０】
（実施の形態３）
実施の形態３は、超音波探触子２の向きと超音波画像との対応が、操作者がより直感的に理解し易い構成を示す。なお、実施の形態１および２と同様の機能を有するブロックは、説明を省略する。
【００４１】
実施の形態１および２と異なる構成は、角度情報変換部６および表示処理部９である。
【００４２】
角度情報変換部６は、実施の形態１では、角度センサ４からの角度情報のうち、図２に示したＸＹ面における角度情報を超音波探触子２の角度として変換する構成を示した。また、実施の形態２では、角度センサ４からの角度情報のうち、図２に示したＸＹ面およびＹＺ面における角度情報を超音波探触子２の角度として変換する構成を示した。
【００４３】
実施の形態３では、実施の形態２のＸＹ面およびＹＺ面に加え、Ｘ軸方向とＺ軸方向で規定される面（ＸＺ面）における角度情報も超音波探触子２の角度としてそれぞれ変換する。
【００４４】
この場合、表示処理部９では、ＸＹ面、ＹＺ面およびＸＺ面の超音波探触子２の角度を加味した超音波画像フレーム２２および超音波画像２３を表示する処理を行う。具体的には、例えば、ＸＺ面において超音波探触子２をθ２°傾けたとする（不図示）。この場合、表示画面の左右方向をＸ軸方向、表示画面の上下方向をＹ軸方向、表示画面の奥行き方向をＺ軸方向とすると、例えば、超音波画像フレーム２２の重心を基準として、超音波画像表示領域２１には、図１０（ａ）からＸＺ面においてθ２°傾いたことを示す図１０（ｂ）の超音波画像フレーム２２および超音波画像２３を表示する処理を行う。そして、実際には、ＸＹ面およびＹＺ面の角度も加味されることになるので、図１０（ｃ）に示すようなＹＺ面の角度を加味し、最終的に図１０（ｄ）に示すようなＸＹ面の角度も加味した超音波画像フレーム２２および超音波画像２３を表示する処理を行い、表示器３に表示することになる。
【００４５】
以上の実施の形態１〜３で示した超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法では
、超音波探触子２内に設けたジャイロセンサまたは加速度センサにより簡便な構成で、超音波探触子の向きと超音波画像との対応が操作者に直感的に理解し易くすることができるので、使い勝手が向上する。
【００４６】
なお、実施の形態１〜３では、コンベックス型の超音波探触子を用いた構成で説明したが、この場合、超音波画像フレーム２３が扇形であることから、超音波探触子２の向きを容易に理解することができる。しかしながら、例えば、リニア型の超音波探触子を用いた場合、超音波画像フレームは四角形であるので、超音波探触子の向きが回転させた超音波画像フレームだけでは分かり難い場合がある。この場合、表示処理部９において、図１１（ａ）および（ｂ）に示すように補助画像４０を超音波画像フレーム３内、あるいは近傍に付して表示することで、操作者の理解を容易にすることができる。なお、補助画像４０は、図１１のように模式的な図であってもよいし、回転角度を示す具体的な数値でもよく、操作者が理解できる表示であれば、特に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法によれば、上記構成とすることで、簡易な構成で、超音波探触子の向きと超音波画像との対応が直感的に理解し易くなり、使い勝手の良さが向上させた超音波診断装置として有用である。
【符号の説明】
【００４８】
１  超音波診断装置
２  超音波探触子
３  表示器
４  角度センサ
５  制御器
６  角度情報変換部
７  送受信部
８  画像処理部
９  表示処理部
１０  制御部
１１  振動子
２０  表示画面
２１  超音波画像表示領域
２２  超音波画像フレーム
２３  超音波画像
２４  基準点
３０  被検体
３１  観察対象部位
３２、３３  超音波探触子の位置
４０  補助画像
【図１】
2014008314.tif 000003
【図２】
2014008314.tif 000004
【図３】
2014008314.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2014008314.tif 000008
【図７】
2014008314.tif 000009
【図８】
2014008314.tif 000010
【図９】
2014008314.tif 000011
【図１０】
2014008314.tif 000012
【図１１】
2014008314.tif 000013