(57)【要約】      （修正有）【課題】穿刺を安全、かつ、確実に行うことを可能とする超音波診断装置を提供する。【解決手段】超音波診断装置１０は、プローブ７０、断面設定部２２５、断面画像データ生成部２２７及び表示制御部２２９を具備する。プローブは、超音波送受信面を構成する複数の圧電振動子群を有する。断面設定部は、予め取得されたボリュームデータに対し、複数の超音波送受信面のうち現在の超音波送受信に用いられている第1の圧電振動子群とは異なる少なくとも一つの第２の圧電振動子群の空間位置に基づいて、少なくとも一つの断面を設定する。断面画像データ生成部は、設定された少なくとも一つの断面に対応する少なくとも一つの断面画像データを、ボリュームデータから生成する。表示制御部は、少なくとも一つの断面画像データに基づく少なくとも一つの断面画像を、第1の圧電振動子群を介して取得された超音波画像データに基づく超音波画像と共に表示する。【選択図】図１
2018134271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波送受信面を構成する複数の圧電振動子群を有するプローブと、
予め取得されたボリュームデータに対し、前記複数の超音波送受信面のうち現在の超音波送受信に用いられている第1の圧電振動子群とは異なる少なくとも一つの第２の圧電振動子群の空間位置に基づいて、少なくとも一つの断面を設定する断面設定部と、
前記設定された少なくとも一つの断面に対応する少なくとも一つの断面画像データを、前記ボリュームデータから生成する断面画像データ生成部と、
前記少なくとも一つの断面画像データに基づく少なくとも一つの断面画像を、前記第1の圧電振動子群を介して取得された超音波画像データに基づく超音波画像と共に表示する表示制御部と
を具備する超音波診断装置。
【請求項２】
前記断面設定部は、さらに穿刺針の空間位置に基づいて、前記少なくとも一つの断面を設定する請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記断面設定部は、前記穿刺針の少なくとも尖端を含み且つ当該穿刺針が法線方向となる前記少なくとも一つの断面、及び前記穿刺針の尖端から刺入方向に所定距離だけ離れ且つ当該穿刺針が法線方向となる前記少なくとも一つの断面のうち、少なくとも一方を設定する請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記断面設定部は、さらに穿刺に用いる所定のデバイスの空間位置に基づいて、前記少なくとも一つの断面を設定する請求項１乃至３のうちいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記表示制御部は、前記断面設定部によって設定された前記少なくとも一つの断面の位置に関する情報を、前記少なくとも一つの断面画像と共に表示する請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記断面設定部によって設定された前記少なくとも一つの断面の位置に関する情報を報知する報知部をさらに具備する請求項１乃至５のうちいずれかに記載の超音波診断装置。
【請求項７】
超音波送受信面を構成する複数の圧電振動子群を有するプローブを備える超音波診断装置に対し、
予め取得されたボリュームデータに対し、前記複数の超音波送受信面のうち現在の超音波送受信に用いられている第1の圧電振動子群とは異なる少なくとも一つの第２の圧電振動子群の空間位置に基づいて、少なくとも一つの断面を設定する断面設定機能と、
前記設定された少なくとも一つの断面に対応する少なくとも一つの断面画像データを、前記ボリュームデータから生成する断面画像データ生成機能と、
前記少なくとも一つの断面画像データに基づく少なくとも一つの断面画像を、前記第1の圧電振動子群を介して取得された超音波画像データに基づく超音波画像と共に表示する表示機能とを
実行させる超音波診断支援プログラム。
【請求項８】
電子的又は機械的に走査面を変更可能なプローブと、
前記プローブの空間位置と、穿刺針との位置関係に基づいて、前記走査面が少なくとも前記穿刺針の先端部分を含むように前記走査面を変更する走査制御部と
を具備する超音波診断装置。
【請求項９】
前記走査制御部は、さらに前記プローブと独立に設けられ、かつ、前記穿刺針を通す穴を有するステッパーの空間位置との位置関係に基づいて、前記走査面が少なくとも前記穿刺針の先端部分を含むように前記走査面を変更する請求項８に記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
電子的又は機械的に走査面を変更可能なプローブを有する超音波診断装置に対し、
前記プローブの空間位置と、穿刺針との位置関係に基づいて、前記走査面が前記穿刺針を含むように前記走査面を設定する走査制御機能を
実行させる超音波診断支援プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、超音波診断装置、及び超音波診断支援プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置を用いて得られた超音波画像の観察下において穿刺を行う場合、患者の病巣部（検査／治療対象）等の関心部位（ROI:Region of Interest）に穿刺針を刺入することにより、所定の検査あるいは治療が行われる。
【０００３】
このとき、超音波診断装置では、例えば、画面の左側には超音波診断装置で取得された超音波画像をリアルタイムに表示し、右側には他のモダリティを用いて取得され、かつ、リアルタイムに表示される超音波画像の断面位置に対応したＣＴ（Computed Tomography）画像又はＭＲ（Magnetic Resonance）画像等を表示する。
【０００４】
ところで、前立腺の経会陰穿刺等では、複数の断面に関する超音波画像を取得可能なバイプレーンプローブが用いられる場合がある。バイプレーンプローブは、互いに交差する２断面を超音波走査可能な２つの超音波送受信面を有している。超音波送受信面の一方は、バイプレーンプローブの先端に設けられ、通常、腫瘍等の病巣部の確認を目的に用いられる。超音波送受信面の他方は、バイプレーンプローブの側面に設けられ、通常、穿刺針を監視するために用いられる。
【０００５】
一方、穿刺を安全、かつ、確実に行うためのユーザーニーズとして、病巣部及び穿刺針の双方をリアルタイムに表示し、かつ、位置同期されたＭＰＲ（Multi-planar Reconstruction）画像を表示することが挙げられる。
【０００６】
ここで、バイプレーンプローブの２つの超音波送受信面を用いて同時送受信する場合、送受信される超音波がお互いに干渉し、超音波画像の画質に著しい問題が発生する。このため、２つの超音波送受信面を用いて取得される超音波画像をリアルタイムで同時に表示することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＷＯ２０１３-０２１７１１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本実施形態の目的は、穿刺を安全、かつ、確実に行うことを可能とする超音波診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態によれば、超音波診断装置は、プローブ、断面設定部、断面画像データ生成部及び表示制御部を具備する。プローブは、超音波送受信面を構成する複数の圧電振動子群を有する。断面設定部は、予め取得されたボリュームデータに対し、前記複数の超音波送受信面のうち現在の超音波送受信に用いられている第1の圧電振動子群とは異なる少なくとも一つの第２の圧電振動子群の空間位置に基づいて、少なくとも一つの断面を設定する。断面画像データ生成部は、前記設定された少なくとも一つの断面に対応する少なくとも一つの断面画像データを、前記ボリュームデータから生成する。表示制御部は、前記少なくとも一つの断面画像データに基づく少なくとも一つの断面画像を、前記第1の圧電振動子群を介して取得された超音波画像データに基づく超音波画像と共に表示する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第1の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る超音波プローブを示す図である。
【図３】図３は、直腸に第１の実施形態に係る超音波プローブを挿入し、経直腸穿刺を行う様子を示す断面模式図である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係る超音波診断装置が超音波プローブを用いて取得される超音波画像を表示する際の制御回路の動作を示すフローチャートである。
【図５】図５は、第１の実施形態に係る表示機器に表示される超音波画像及びＭＰＲ画像の表示態様の一例を表す図である。
【図６】図６は、第１の実施形態に係る表示機器に表示される超音波画像及びＭＰＲ画像の表示態様の一例を表す図である。
【図７】図７は、第２の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す図である。
【図８】図８は、第２の実施形態に係る超音波診断装置が超音波プローブを用いて取得される超音波画像及び穿刺針に関する画像を表示する際の制御回路の動作を示すフローチャートである。
【図９】図９は、第２の実施形態に係る表示機器に表示される超音波画像、ＭＰＲ画像、及び穿刺針に関する画像の表示態様の一例を表す図である。
【図１０】図１０は、第２の実施形態に係る表示機器に表示される針Ｃ面の一例を表す図である。
【図１１】図１１は、第２の実施形態に係る表示機器に表示される針Ｃ面の一例を表す図である。
【図１２】図１２は、第３の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す図である。
【図１３】図１３は、第３の実施形態に係る穿刺用アダプタを示す図である。
【図１４】図１４は、直腸に第３の実施形態に係る超音波プローブを挿入し、経会陰穿刺を行う様子を示す断面模式図である。
【図１５】図１５は、第２の実施形態に係る超音波診断装置が超音波プローブを用いて取得される超音波画像及び穿刺針に関する画像を表示する際の制御回路の動作を示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、第４の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す図である。
【図１７】図１７は、第４の実施形態に係る超音波プローブの一例を示す図である。
【図１８】図１８は、第４の実施形態に係る超音波診断装置が穿刺針の位置に応じて走査面を変更しながら走査する際の制御回路の動作を示すフローチャートである。
【図１９】図１９は、第４の実施形態に係る超音波診断装置が穿刺針の位置に応じて走査面を変更する一例を説明するための図である。
【図２０】図２０は、第５の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す図である。
【図２１】図２１は、第５の実施形態に係る超音波診断装置が穿刺針の位置に応じて走査面を変更しながら走査する際の制御回路の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１２】
［第１の実施形態］
第１の実施形態に係る超音波診断装置１を図１のブロック図を参照して説明する。
【００１３】
図１に示されるように、超音波診断装置１は、装置本体１０、超音波プローブ７０、位置センサシステム３０、表示機器５０、及び入力装置６０を備える。装置本体１０は、ネットワーク１００を介して外部装置４０と接続される。また、装置本体１０は、位置センサシステム３０、表示機器５０、及び入力装置６０と接続される。第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、穿刺術において利用される場合を想定し、超音波プローブ７０とともに穿刺針８０が用いられる。
【００１４】
位置センサシステム３０は、超音波プローブ７０及び超音波画像の３次元の位置情報を取得するためのシステムである。位置センサシステム３０は、位置センサ３１と位置検出装置３２とを備える。
【００１５】
位置センサシステム３０は、例えば、磁気センサ、赤外線センサまたは赤外線カメラ用のターゲット等を位置センサ３１として超音波プローブ７０に装着させることで、超音波プローブ７０の３次元の位置情報を取得する。なお、超音波プローブ７０にジャイロセンサ（角速度センサ）を内蔵させ、このジャイロセンサにより超音波プローブ７０の３次元の位置情報を取得してもよい。また、位置センサシステム３０は、超音波プローブ７０をカメラで撮影し、撮影した画像を画像認識処理することにより超音波プローブ７０の３次元の位置情報を取得してもよい。また、位置センサシステム３０は、超音波プローブ７０をロボットアームで保持し、ロボットアームの３次元空間の位置を超音波プローブ７０の位置情報として取得してもよい。
【００１６】
以下では、位置センサシステム３０が磁気センサを用いて超音波プローブ７０の位置情報を取得する場合を例に説明する。具体的には、位置センサシステム３０は、例えば磁気発生コイルなどを有する磁気発生器（図示せず）をさらに含む。磁気発生器は、磁気発生器自身を中心として、外側に向かって磁場を形成する。形成された磁場には、位置精度が保証される磁場空間が定義される。よって、磁気発生器の配置は、検査の対象となる生体が、位置精度が保証される磁場空間内に包含されるように配置されればよい。超音波プローブ７０に装着される位置センサ３１は、磁気発生器によって形成される３次元の磁場の強度及び傾きを検出する。これにより、超音波プローブ７０の位置と方向とを取得することができる。位置センサ３１は、検出した磁場の強度及び傾きを位置検出装置３２へ出力する。
【００１７】
位置検出装置３２は、位置センサ３１で検出された磁場の強度及び傾きに基づき、例えば、所定の位置を原点とした３次元空間における超音波プローブ７０の位置（スキャン面の位置（ｘ，ｙ，ｚ）及び回転角度（θｘ，θｙ，θｚ））を算出する。このとき、所定の位置は、例えば、磁気発生器が配置される位置とする。位置検出装置３２は、算出した位置（ｘ，ｙ，ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）に関する位置情報を装置本体１０へ送信する。
【００１８】
なお、上述のように取得した位置情報と超音波プローブ７０から送受信された超音波の超音波画像データとを時刻同期などで対応付けることにより、超音波画像データに位置情報を付与することができる。
【００１９】
超音波プローブ７０は、複数の圧電振動子、圧電振動子に設けられる整合層、及び圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材等を有する。超音波プローブ７０は、装置本体１０と着脱自在に接続される。複数の圧電振動子は、装置本体１０が有する超音波送信回路１１から供給される駆動信号に基づき超音波を発生する。また、超音波プローブ７０には、後述するオフセット処理や、超音波画像のフリーズなどの際に押下されるボタンが配置されてもよい。
【００２０】
超音波プローブ７０から生体Ｐに超音波が送信されると、送信された超音波は、生体Ｐの体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、反射波信号として超音波プローブ７０が有する複数の圧電振動子にて受信される。受信される反射波信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。なお、送信された超音波パルスが移動している血流や心臓壁などの表面で反射された場合の反射波信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向に対する速度成分に依存して周波数偏移を受ける。超音波プローブ７０は、生体Ｐからの反射波信号を受信して電気信号に変換する。
【００２１】
図２は、第１の実施形態に係る超音波プローブ７０の一例を示す図である。図２に示されるように、超音波プローブ７０は、第１の圧電振動子群７０１、及び第２の圧電振動子群７０２を備える。超音波プローブ７０において、第１の圧電振動子群７０１、及び第２の圧電振動子群７０２は、それぞれ独立に設けられる。なお、超音波プローブ７０は、３以上の圧電振動子群を有するマルチプレーンプローブであってもよい。
【００２２】
第１の圧電振動子群７０１は、生体Ｐのアキシャル面の超音波画像であるコンベックス画像を取得するための振動子の集合である。第１の圧電振動子群７０１は、超音波プローブ７０の先端部において周方向に沿って取り付けられている。第１の圧電振動子群７０１は、図２に示される走査面Ｆ１の範囲を走査可能である。
【００２３】
第２の圧電振動子群７０２は、生体Ｐのサジタル面の超音波画像であるリニア画像を取得するための振動子の集合である。第２の圧電振動子群７０２は、超音波プローブ７０の周側面の一部に長手方向に沿って取り付けられている。第２の圧電振動子群７０２は、図２に示される走査面Ｆ２の範囲を走査可能である。
【００２４】
超音波プローブ７０には、穿刺用アダプタ８１が設けられる。穿刺用アダプタ８１は、穿刺針８０の刺入初期位置を規定でき、さらに、穿刺針８０を刺入方向に対してスライド自在に保持できる。穿刺用アダプタ８１は、穿刺針８０の刺入角度を自在に調整可能とする。穿刺針８０は、穿刺用アダプタ８１を用いて、超音波の走査面に沿うように生体に刺入される。
【００２５】
穿刺針８０は、どのような種類の穿刺針でもよい。例えば、病巣部の組織採取を目的とした生検用（生体組織検査用）の穿刺針であってもよいし、病巣部の焼灼治療が可能なＲＦＡ穿刺針などの焼灼治療用の穿刺針であってもよい。
【００２６】
図３は、直腸に第１の実施形態に係る超音波プローブを挿入し、経直腸穿刺を行う様子の一例を示す断面模式図である。経直腸穿刺では、穿刺針８０は、直腸に挿入した超音波プローブに沿った方向に動作する。経直腸穿刺が行われる場合、図３に示されるように、超音波プローブ７０は、例えば、生体Ｐの直腸Ｈ１に挿入される。また、穿刺針８０は、例えば、生体Ｐの直腸Ｈ１の内壁から前立腺Ｈ２に直接刺入される。
【００２７】
そして、図３に示されるように、第１の圧電振動子群７０１から前立腺Ｈ２の関心領域に向けて超音波が照射されると、前立腺Ｈ２の関心領域における反射波信号が取得される。これにより、前立腺Ｈ２の関心領域の映像化が可能となる。また、第２の圧電振動子群７０２から穿刺針８０に向けて超音波が照射されると、穿刺針８０及び生体Ｐの周辺組織における反射波信号が取得される。これにより、穿刺針８０の映像化が可能となる。
【００２８】
図１に示される装置本体１０は、超音波プローブ７０が受信した反射波信号に基づいて超音波画像を生成する装置である。装置本体１０は、図１に示すように、超音波送信回路１１、超音波受信回路１２、Ｂモード処理回路１３、ドプラ処理回路１４、３次元処理回路１５、表示処理回路１６、内部記憶回路１７、画像メモリ１８（シネメモリ）、画像データベース１９、入力インタフェース回路２０、通信インタフェース回路２１及び制御回路２２を含む。
【００２９】
超音波送信回路１１は、超音波プローブ７０に駆動信号を供給するプロセッサである。超音波送信回路１１は、例えば、トリガ発生回路、遅延回路、及びパルサ回路等により実現される。トリガ発生回路は、制御回路２２の制御の下、所定のレート周波数で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。遅延回路は、超音波プローブ７０から発生される超音波をビーム状に集束して送信指向性を決定するために必要な圧電振動子ごとの遅延時間を、トリガ発生回路が発生する各レートパルスに対し与える。パルサ回路は、制御回路２２の制御の下、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ７０の第１の圧電振動子群７０１又は第２の圧電振動子群７０２のうちいずれか一方のみに駆動信号（駆動パルス）を印加する。遅延回路により各レートパルスに対し与える遅延時間を変化させることで、圧電振動子面からの送信方向が任意に調整可能となる。
【００３０】
超音波受信回路１２は、超音波プローブ７０が受信した反射波信号に対して各種処理を施し、受信信号を生成するプロセッサである。超音波受信回路１２は、例えば、アンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、受信遅延回路、及び加算器等により実現される。アンプ回路は、超音波プローブ７０が受信した反射波信号をチャンネルごとに増幅してゲイン補正処理を行なう。Ａ／Ｄ変換器は、ゲイン補正された反射波信号をデジタル信号に変換する。受信遅延回路は、デジタル信号に受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与える。加算器は、遅延時間が与えられた複数のデジタル信号を加算する。加算器の加算処理により、受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調された受信信号が発生する。
【００３１】
Ｂモード処理回路１３は、超音波受信回路１２から受け取った受信信号に基づき、Ｂモードデータを生成するプロセッサである。Ｂモード処理回路１３は、超音波受信回路１２から受け取った受信信号に対して包絡線検波処理、及び対数増幅処理等を施し、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。生成されたＢモードデータは、２次元的な超音波走査線上のＢモードＲＡＷデータとして不図示のＲＡＷデータメモリに記憶される。
【００３２】
ドプラ処理回路１４は、超音波受信回路１２から受け取った受信信号に基づき、ドプラ波形、及びドプラデータを生成するプロセッサである。ドプラ処理回路１４は、受信信号から血流信号を抽出し、抽出した血流信号からドプラ波形を生成すると共に、血流信号から平均速度、分散、及びパワー等の情報を多点について抽出したデータ（ドプラデータ）を生成する。生成されたドプラデータは、２次元的な超音波走査線上のドプラＲＡＷデータとして不図示のＲＡＷデータメモリに記憶される。
【００３３】
３次元処理回路１５は、Ｂモード処理回路１３、及びドプラ処理回路１４により生成されたデータに基づき、ボリュームデータ（３次元画像データ）を生成可能なプロセッサである。
【００３４】
３次元処理回路１５は、ＲＡＷデータメモリに記憶されたＢモードデータに対し、空間的な位置情報を加味した補間処理を含むＲＡＷ−ボクセル変換を実行することで、所望の範囲のボクセルから構成されるボリュームデータを生成する。
【００３５】
また、３次元処理回路１５は、発生したボリュームデータに対してレンダリング処理を施し、レンダリング画像データを生成する。
【００３６】
表示処理回路１６は、各種画像を表示機器５０に表示するプロセッサである。表示処理回路１６は、座標変換処理等により、表示画像としての超音波画像データを生成する。座標変換処理とは、例えば、Ｂモードデータ、及びドプラデータからなる超音波走査の走査線の信号列を、テレビ等に代表される一般的なビデオフォーマットの走査線信号列であるビデオ信号に変換する処理である。
【００３７】
表示処理回路１６は、ＲＡＷデータメモリに記憶されたＢモードＲＡＷデータに基づいてＢモード画像データを生成する。Ｂモード画像データは、音波の集束などの超音波プローブの特性や超音波ビーム（例えば、送受信ビーム）の音場特性などが反映された画素値（輝度値）を有する。例えば、Ｂモード画像データにおいて、被走査領域において超音波のフォーカス付近では、非フォーカス部分よりも相対的に高輝度となる。表示処理回路１６は、生成したＢモード画像データを表示機器５０に超音波画像として表示させる。
【００３８】
また、表示処理回路１６は、ＲＡＷデータメモリに記憶されたドプラＲＡＷデータに基づいて、平均速度画像、分散画像、パワー画像等に係るドプラ画像データを生成する。表示処理回路１６は、生成したドプラ画像データを表示機器５０に超音波画像として表示させる。
【００３９】
また、表示処理回路１６は、３次元処理回路１５において生成された各種画像データに対し、ダイナミックレンジ、輝度（ブライトネス）、コントラスト、γカーブ補正、及びＲＧＢ変換などの各種処理を実行することで、画像データをビデオ信号に変換する。表示処理回路１６は、ビデオ信号を表示機器５０に超音波画像として表示させる。
【００４０】
なお、表示処理回路１６は、操作者（例えば、術者）が入力インタフェース回路２０により各種指示を入力するためのユーザインタフェース（ＧＵＩ：Graphical User Interface）を生成し、ＧＵＩを表示機器５０に表示させてもよい。表示機器５０としては、例えば、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、プラズマディスプレイ、又は当技術分野で知られている他の任意のディスプレイが適宜利用可能である。
【００４１】
内部記憶回路１７は、例えば、磁気的若しくは光学的記録媒体、又は半導体メモリ等のプロセッサにより読み取り可能な記録媒体等を有する。内部記憶回路１７は、超音波送受信を実現するための制御プログラム、画像処理を行うための制御プログラム、及び表示処理を行なうための制御プログラム等を記憶している。また、内部記憶回路１７は、本実施形態に係る各種機能を実現するための制御プログラムを記憶している。また、内部記憶回路１７は、診断情報（例えば、患者ＩＤ、医師の所見等）、診断プロトコル、ボディマーク生成プログラム、及び映像化に用いるカラーデータの範囲を診断部位ごとに予め設定する変換テーブルなどのデータ群を記憶している。また、内部記憶回路１７は、生体内の臓器の構造に関する解剖学図譜、例えば、アトラスを記憶してもよい。
【００４２】
また、内部記憶回路１７は、入力インタフェース回路２０を介して入力される記憶操作に従い、３次元処理回路１５で生成されたボリュームデータ、及びレンダリング画像データを記憶する。なお、内部記憶回路１７は、入力インタフェース回路２０を介して入力される記憶操作に従い、３次元処理回路１５で生成したボリュームデータ、及びレンダリング画像データを、操作順番及び操作時間を含めて記憶してもよい。内部記憶回路１７は、記憶しているデータを、通信インタフェース回路２１を介して外部装置へ転送することも可能である。
【００４３】
画像メモリ１８は、例えば、磁気的若しくは光学的記録媒体、又は半導体メモリ等のプロセッサにより読み取り可能な記録媒体等を有する。画像メモリ１８は、入力インタフェース回路２０を介して入力されるフリーズ操作直前の複数フレームに対応する画像データを保存する。画像メモリ１８に記憶されている画像データは、例えば、連続表示（シネ表示）される。
【００４４】
画像データベース１９は、外部装置４０から転送される画像データを記憶する。例えば、画像データベース１９は、過去の診察において取得された同一患者に関する過去画像データを、外部装置４０から取得して記憶する。過去画像データには、超音波画像データ、ＣＴ（Computed Tomography）画像データ、ＭＲ画像データ、ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）−ＣＴ画像データ、ＰＥＴ−ＭＲ画像データ及びＸ線画像データが含まれる。また、過去画像データは、例えば３次元ボリュームデータ、及びレンダリング画像データとして記憶されている。なお、過去画像データは、当該画像データが取得されてから長時間が経過していないもの、例えば取得されて数日以内のものが好適である。
【００４５】
なお、画像データベース１９は、ＭＯ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤなどの記録媒体（メディア）に記録された画像データを読み込むことで、所望の画像データを格納してもよい。
【００４６】
入力インタフェース回路２０は、入力装置６０を介して、ユーザからの各種指示を受け付ける。入力装置６０は、例えば、マウス、キーボード、パネルスイッチ、スライダースイッチ、トラックボール、ロータリーエンコーダ、操作パネル及びタッチコマンドスクリーン（ＴＣＳ）である。入力インタフェース回路２０は、例えばバスを介して制御回路２２に接続され、操作者から入力される操作指示を電気信号へ変換し、電気信号を制御回路２２へ出力する。なお、本明細書において入力インタフェース回路２０は、マウス及びキーボード等の物理的な操作部品と接続するものだけに限られない。例えば、超音波診断装置１とは別体に設けられた外部の入力機器から入力される操作指示に対応する電気信号を無線信号として受け取り、この電気信号を制御回路２２へ出力する電気信号の処理回路も入力インタフェース回路２０の例に含まれる。
【００４７】
通信インタフェース回路２１は、位置センサシステム３０と例えば無線により接続し、位置検出装置３２から送信される位置情報を受信する。また、通信インタフェース回路２１は、ネットワーク１００等を介して外部装置４０と接続され、外部装置４０との間でデータ通信を行う。外部装置４０は、例えば、各種の医用画像のデータを管理するシステムであるＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System）のデータベース、医用画像が添付された電子カルテを管理する電子カルテシステムのデータベース等である。また、外部装置４０は、例えば、Ｘ線ＣＴ装置、及びＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置、核医学診断装置、及びＸ線診断装置等、本実施形態に係る超音波診断装置１以外の各種医用画像診断装置である。なお、外部装置４０との通信の規格は、如何なる規格であっても良いが、例えば、ＤＩＣＯＭ（digital imaging and communication in medicine）が挙げられる。
【００４８】
制御回路２２は、例えば、超音波診断装置１の中枢として機能するプロセッサである。制御回路２２は、内部記憶回路１７に記憶されている動作プログラムを実行することで、この動作プログラムに対応する機能を実現する。具体的には、制御回路２２は、位置情報取得機能２２１、位置合わせ機能２２３、断面設定機能２２５、画像データ生成機能２２７、表示制御機能２２９、及び走査制御機能２３１を有する。
【００４９】
位置情報取得機能２２１は、超音波プローブ７０に関する位置情報を取得する機能である。位置情報取得機能２２１が実行されると、制御回路２２は、通信インタフェース回路２１を介して、位置センサシステム３０から超音波プローブ７０に関する位置情報を取得する。
【００５０】
位置合わせ機能２２３は、超音波診断装置１によりリアルタイムに取得される超音波画像データと、他のモダリティ等により過去に取得された過去画像データとを位置合わせする機能である。位置合わせ機能２２３が実行されると、制御回路２２は、例えば、位置情報取得機能２２１により取得された超音波プローブ７０に関する位置情報を、所定のレジストレーション手法により超音波画像データ、及び過去画像データに超音波プローブ７０に関連付ける。レジストレーション手法は、剛体変換及びアフィン変換等の座標変換を用いる手法、並びに位置合わせの対象となる画像データの類似度に基づく手法等、位置合わせの対象となる複数の画像データを超音波プローブ７０に関する位置情報で関連付けられるものであればどのような手法を用いてもよい。
【００５１】
この機能で位置合わせの対象となる過去画像データは、例えば、超音波画像データ、ＣＴ画像データ、及びＭＲ画像データ等の３次元ボリュームデータである。ＣＴ画像データ、及びＭＲ画像データは、超音波画像データでは得られない画像情報を表示したい場合に用いられる。例えば、造影ＣＴで取得されるＣＴ画像データに基づくＣＴ画像は、超音波画像データに基づく超音波画像に比べて画像のコントラストが明瞭であり、視認した際に得られる情報量が多い。また、ＭＲ画像データは、ＣＴ画像データ、及び超音波画像データでは映像化が難しい前立腺腫瘍を観察することが可能である。
【００５２】
断面設定機能２２５は、駆動されてない圧電振動子群の空間位置に基づいて、予め取得された３次元ボリュームデータに対し、観察対象となる断面を設定する機能である。断面設定機能２２５が実行されると、制御回路２２は、例えば、駆動されていない、すなわち超音波送受信に用いられていない第１の圧電振動子群７０１又は第２の圧電振動子群７０２の空間位置に基づいて、位置合わせ機能２２３により位置合わせされた過去画像データにおいて、抽出する断面の空間位置を算出する。制御回路２２は、算出した断面の空間位置に基づいて、過去画像データに対し、観察対象となる断面を設定する。
【００５３】
画像データ生成機能２２７は、断面画像データを、３次元ボリュームデータから生成する機能である。画像データ生成機能２２７が実行されると、制御回路２２は、例えば、断面設定機能２２５により設定された断面に対応する断面画像データを、当該断面が設定された過去画像データから生成する。
【００５４】
表示制御機能２２９は、予め取得された３次元ボリュームデータから生成された断面画像データに基づく断面画像を、超音波診断装置１によりリアルタイムに取得される超音波画像データと共に表示する機能である。表示制御機能２２９が実行されると、制御回路２２は、例えば画像データ生成機能２２７により第１の圧電振動子群７０１の空間位置に基づいて生成された断面画像データに基づく断面画像を、第２の圧電振動子群７０２を介して取得された超音波画像データに基づく超音波画像と共に表示機器５０に表示する。また、制御回路２２は、例えば画像データ生成機能２２７により第２の圧電振動子群７０２の空間位置に基づいて生成された断面画像データに基づく断面画像を、第１の圧電振動子群７０１を介して取得された超音波画像データに基づく超音波画像と共に表示機器５０に表示する。なお、表示制御機能２２９は、ネットワーク１００を介して接続される外部装置４０のディスプレイなどに表示させるために、断面画像データと超音波画像データとを外部装置４０に出力してもよい。
【００５５】
走査制御機能２３１は、超音波走査を制御する機能である。走査制御機能２３１が実行されると、制御回路２２は、例えば入力インタフェース回路２０を介し、第１の圧電振動子群７０１を駆動するか、又は、第２の圧電振動子群７０２を駆動するかを示す超音波の送受信条件を受け付ける。制御回路２２は、受け付けた送受信条件に従って、超音波送信回路１１及び超音波受信回路１２を制御し、超音波プローブ７０が備える第１の圧電振動子群７０１又は第２の圧電振動子群７０２の一方を駆動して生体Ｐに対して超音波の送信しその反射波信号を受信する超音波走査を実行する。また、制御回路２２は、入力インタフェース回路２０を介した超音波の送受信条件の入力に応じ、例えば駆動される圧電振動子を検査の途中で切替えることが可能である。なお、超音波の送受信条件は、例えば初期設定されている送受信条件を用いてもよい。
【００５６】
基本制御機能２３３は、超音波診断装置１の入出力等の基本動作を制御する機能である。基本制御機能２３３が実行されると、制御回路２２は、例えば入力インタフェース回路２０を介し、検査対象となる患者に関する情報を受け付ける。検査対象となる患者に関する情報は、例えば、患者ＩＤ、氏名、及び検査対象部位等を含む。制御回路２２は、受け付けた患者に関する情報に対応する過去画像データを、画像データベース１９から読み出す。
【００５７】
位置情報取得機能２２１、位置合わせ機能２２３、断面設定機能２２５、画像データ生成機能２２７、表示制御機能２２９、及び走査制御機能２３１は、制御プログラムとして組み込まれていてもよいし、制御回路２２自体または装置本体１０に制御回路２２が参照可能な回路として、各機能を実行可能な専用のハードウェア回路が組み込まれていてもよい。
【００５８】
次に、第１の実施形態に係る超音波診断装置１の動作について、図４のフローチャートを参照して説明する。図４は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１が超音波プローブ７０を用いて取得される超音波画像を表示する際の制御回路２２の動作の例を示すフローチャートである。以下では、腫瘍等の病巣部が含まれるコンベックス画像を取得する第１の圧電振動子群７０１が駆動される場合を例に説明する。
【００５９】
制御回路２２は、入力インタフェース回路２０を介して、検査対象となる患者に関する情報、及び超音波の送受信条件が入力されると、受け付けた患者に関する情報に対応する過去画像データ（３次元ボリュームデータ）を、画像データベース１９から読み出す（ステップＳＡ１）。このとき、制御回路２２は、超音波送信回路１１及び超音波受信回路１２を制御し、第１の圧電振動子群７０１を駆動して超音波走査を開始する。
【００６０】
次に、制御回路２２は、位置情報取得機能２２１を実行し、位置検出装置３２から超音波プローブ７０の位置情報を取得する（ステップＳＡ２）。
【００６１】
次に、制御回路２２は、位置合わせ機能２２３を実行し、第１の圧電振動子群７０１の超音波走査により生成された超音波画像データを、表示処理回路１６から読み出す。そして、制御回路２２は、ステップＳＡ２において取得された超音波プローブ７０に関する位置情報を、所定のレジストレーション手法により、読み出した超音波画像データ、及びステップＳＡ１において読み出された過去画像データに関連付ける（ステップＳＡ３）。
【００６２】
次に、制御回路２２は、断面設定機能２２５を実行し、駆動されていない第２の圧電振動子群７０２の空間位置に基づいて、ステップＳＡ３において位置合わせされた過去画像データにおいて、抽出する断面の空間位置を算出する。具体的には、制御回路２２は、第２の圧電振動子群７０２を用いてリニア画像を取得するために超音波走査される走査面に相当する断面の空間位置を算出する。制御回路２２は、算出した断面の空間位置に基づいて、過去画像データに対し、観察対象となる断面を設定する（ステップＳＡ４）。
【００６３】
次に、制御回路２２は、画像データ生成機能２２７を実行し、ステップＳＡ４において設定された断面に対応する断面画像データを、ステップＳＡ３において位置合わせされた過去画像データから生成する（ステップＳＡ５）。
【００６４】
次に、制御回路２２は、表示制御機能２２９を実行して表示処理回路１６を制御し、ステップＳＡ５において生成された断面画像データに基づく断面画像を、ステップＳＡ３において読み出した超音波画像データに基づく超音波画像と共に表示する（ステップＳＡ６）。図５は、第１の実施形態に係る表示機器に表示される超音波画像及びＭＰＲ画像の表示態様の一例を表す図である。図５では、表示機器５０において、右側の領域５０１にはコンベックス画像に相当するＬｉｖｅ画像５０１１が表示されている。また、左側の領域５０２にはリニア画像に相当するＭＰＲ画像５０２１が表示されている。Ｌｉｖｅ画像５０１１は、第１の圧電振動子群７０１の超音波走査により生成された超音波画像データに基づく超音波画像を表す。ＭＰＲ画像５０２１は、駆動されていない第２の圧電振動子群７０２の空間位置に基づいて、過去画像データ（３次元ボリュームデータ）から生成された断面画像データに基づく断面画像を表す。
【００６５】
なお、制御回路２２は、図６に示されるように、右側の領域５０１にコンベックス画像に相当するＭＰＲ画像５０１２が表示され、かつ、左側の領域５０２にリニア画像に相当するＬｉｖｅ画像５０２２が表示されるようにしてもよい。このとき、制御回路２２は、第２の圧電振動子群７０２を駆動して超音波走査を開始する。ＭＰＲ画像５０１２は、駆動されていない第１の圧電振動子群７０１の空間位置に基づいて、過去画像データ（３次元ボリュームデータ）から生成された断面画像データに基づく断面画像を表す。Ｌｉｖｅ画像５０２２は、第２の圧電振動子群７０２の超音波走査により生成されたリニア画像である超音波画像データに基づく超音波画像を表す。
【００６６】
最後に、制御回路２２は、例えば入力インタフェース回路２０を介して超音波走査を終了する旨の指示が入力されているか否か判定する（ステップＳＡ７）。制御回路２２は、終了する旨の指示が入力されていると判定した場合（ステップＳＡ７のＹｅｓ）、当該一連の処理を終了する。制御回路２２は、終了する旨の指示が入力されていないと判定した場合（ステップＳＡ７のＮｏ）、ステップＳＡ２からステップＳＡ７までの処理を再び実行する。
【００６７】
第１の実施形態によれば、制御回路２２は、予め画像データベース１９に記憶された過去画像データに対し、駆動されていない圧電振動子の位置に基づいて、観察対象となる断面を設定する。制御回路２２は、設定された断面に対応する断面画像データを、過去画像データから生成する。制御回路２２は、生成した断面画像データに基づく断面画像と、駆動している圧電振動子を超音波走査することにより取得された超音波画像データに基づく超音波画像と共に表示機器５０に表示する。
【００６８】
これにより、第１の圧電振動子群７０１及び第２の圧電振動子群７０２を同時に駆動して超音波送受信した場合のコンベックス画像とリニア画像との同時表示を疑似的に実現できる。すなわち、腫瘍等の病巣部の状態及び穿刺針の状態を同時に観察できる。
【００６９】
したがって、第１の実施形態に係る超音波診断装置によれば、穿刺を安全、かつ、確実に行うことが可能となる。
【００７０】
［第２の実施形態］
第１の実施形態では、超音波プローブ７０に位置センサ３１を設置し、超音波プローブ７０に関する位置情報に基づいて、過去画像データに対し、観察対象となる断面を設定する場合について説明した。
【００７１】
穿刺では、例えば、穿刺針を含む断面において収集された２次元画像が表示され、操作者は、病巣部と穿刺針とを観察し、これらの位置関係を把握しながら病巣部に穿刺針を刺入する。このような場合、さらに安全、かつ、確実な穿刺を行うためには、穿刺針の先端部分を把握し、実際の穿刺針の位置が表示された画像を視認することが必要となる。
【００７２】
そこで第２の実施形態では、第１の実施形態に係る表示形態に加えて穿刺針に関する画像を表示する場合について説明する。このとき、穿刺針にも位置センサを設置し、位置センサで超音波プローブとの位置関係を計算することで、挿入されて見えにくい穿刺針の位置を案内できるようにする。
【００７３】
第２の実施形態に係る超音波診断装置１Ａを図７のブロック図を参照して説明する。
【００７４】
図７に示されるように、超音波診断装置１Ａは、装置本体１０Ａ、超音波プローブ７０、位置センサシステム３０、表示機器５０、及び入力装置６０に加えて位置センサ８２を備える。装置本体１０Ａは、ネットワーク１００を介して外部装置４０と接続される。また、装置本体１０Ａは、位置センサシステム３０、表示機器５０、入力装置６０、及び位置センサ８２と接続される。第２の実施形態に係る超音波診断装置１Ａにおいても、第１の実施形態と同様に、穿刺術において利用される場合を想定し、超音波プローブ７０とともに穿刺針８０が用いられる。
【００７５】
第２の実施形態係る穿刺針８０には、位置センサ８２が装着される。位置センサ８２は、超音波プローブ７０に設置される位置センサ３１とは別の位置センサである。位置センサ８２は、穿刺針８０の少なくとも先端部分の位置を計測することで、穿刺針８０の位置情報が得られる。なお、位置センサ８２は無線信号を送信し、外部にある受信器が、位置センサ８２からの無線信号に基づいて穿刺針８０の位置情報を算出してもよい。位置センサ８２は、穿刺針８０の位置を計測する一般的なセンサであればよいので、ここでの詳細な説明は省略する。
【００７６】
図７に示される装置本体１０Ａは、超音波プローブ７０が受信した反射波信号に基づいて超音波画像を生成する装置である。装置本体１０Ａは、図７に示すように、超音波送信回路１１、超音波受信回路１２、Ｂモード処理回路１３、ドプラ処理回路１４、３次元処理回路１５、表示処理回路１６、内部記憶回路１７、画像メモリ１８（シネメモリ）、画像データベース１９、入力インタフェース回路２０、通信インタフェース回路２１及び制御回路２２Ａを含む。
【００７７】
制御回路２２Ａは、例えば、超音波診断装置１Ａの中枢として機能するプロセッサである。制御回路２２Ａは、内部記憶回路１７に記憶されている動作プログラムを実行することで、この動作プログラムに対応する機能を実現する。具体的には、制御回路２２Ａは、位置情報取得機能２２１Ａ、穿刺情報生成機能２２２Ａ、位置合わせ機能２２３Ａ、断面設定機能２２５Ａ、画像データ生成機能２２７Ａ、表示制御機能２２９Ａ、走査制御機能２３１、及び基本制御機能２３３を有する。
【００７８】
位置情報取得機能２２１Ａは、超音波プローブ７０に関する位置情報に加えて穿刺針８０に関する位置情報を取得する機能である。位置情報取得機能２２１Ａが実行されると、制御回路２２Ａは、通信インタフェース回路２１を介して、位置センサシステム３０から超音波プローブ７０に関する位置情報と、位置センサ８２から穿刺針８０に関する位置情報とを取得する。
【００７９】
穿刺情報生成機能２２２Ａは、超音波プローブ７０のスキャン領域に対する穿刺針の位置を特定可能な穿刺情報を生成する機能である。穿刺情報生成機能２２２が実行されると、制御回路２２Ａは、時系列に得られる穿刺針８０に関する位置情報と、超音波プローブ７０に関する位置情報とから、穿刺針８０の少なくとも先端部分の位置及び穿刺方向に関する情報を含む穿刺情報を生成する。
【００８０】
断面設定機能２２５Ａは、駆動されてない圧電振動子の空間位置に基づいて、予め取得された３次元ボリュームデータに対し、観察対象となる断面を設定する機能である。断面設定機能２２５との違いは、さらに穿刺情報生成機能２２２により生成された穿刺情報を用いる点にある。断面設定機能２２５が実行されると、制御回路２２Ａは、例えば、駆動されていない、すなわち超音波送受信に用いられていない第１の圧電振動子群７０１又は第２の圧電振動子群７０２の空間位置、及び穿刺情報生成機能２２２により生成された穿刺情報に基づいて、位置合わせ機能２２３により位置合わせされた過去画像データを用いて、抽出する断面の空間位置を算出する。具体的には、制御回路２２は、例えば第２の圧電振動子群７０２を用いて超音波走査される走査面に相当する断面であって、かつ穿刺情報により特定される穿刺針８０を含む断面の空間位置を算出する。制御回路２２は、算出した断面の空間位置に基づいて、過去画像データに対し、観察対象となる断面を設定する。
【００８１】
画像データ生成機能２２７Ａは、画像データ生成機能２２７により生成される断面画像データに加えて、穿刺針８０に関する画像データを生成する機能である。画像データ生成機能２２７Ａが実行されると、制御回路２２Ａは、穿刺情報に基づいて、生成した断面画像データに対応する穿刺針８０に関する画像データを生成する。穿刺針８０に関する画像データは、穿刺ガイド画像データ、及び穿刺針画像データを含む。穿刺ガイド画像データは、第１の圧電振動子群７０１又は第２の圧電振動子群７０２のスキャン領域における穿刺針８０の穿刺対象となる腫瘍等の生体部位（目標部位ともいう）への刺入予定経路を示す画像データである。穿刺針画像データは、穿刺針の視認性を高めるために穿刺針の現在の位置を示す画像データである。
【００８２】
また、制御回路２２Ａは、穿刺情報に基づいて、位置合わせ機能２２３により位置合わせされた超音波画像データに対応する穿刺針８０に関する画像データを生成する。
【００８３】
表示制御機能２２９Ａは、超音波画像データに基づく超音波画像及び断面画像データに基づく断面画像に加えて、当該超音波画像及び断面画像にそれぞれ対応した穿刺針８０に関する画像データをそれぞれ重畳表示する。表示制御機能２２９Ａが実行されると、制御回路２２Ａは、表示処理回路１６を制御し、例えば穿刺針８０を含むような断面が選択された超音波画像データに基づく超音波画像に対し、対応する穿刺ガイド画像データに基づく穿刺ガイド画像、及び穿刺針画像データに基づく穿刺針画像を重ねて表示機器５０に表示する。さらに、制御回路２２Ａは、表示処理回路１６を制御し、例えば画像データ生成機能２２７により生成された断面画像データに基づく断面画像に対し、対応する穿刺ガイド画像データに基づく穿刺ガイド画像、及び穿刺針画像データに基づく穿刺針画像を重ねて表示機器５０に表示する。
【００８４】
次に、第２の実施形態に係る超音波診断装置１Ａの動作について、図８のフローチャートを参照して説明する。図８は、第２の実施形態に係る超音波診断装置１Ａが超音波プローブ７０を用いて取得される超音波画像及び穿刺針に関する画像を表示する際の制御回路２２Ａの動作を示すフローチャートである。以下では、腫瘍等の病巣部が含まれるコンベックス画像を取得する第１の圧電振動子群７０１が駆動される場合を例に説明する。
【００８５】
図８に示されるステップＳＢ１は、図４に示されるステップＳＡ１と同様である。
【００８６】
次に、制御回路２２Ａは、位置情報取得機能２２１Ａを実行し、通信インタフェース回路２１を介して、位置検出装置３２から超音波プローブ７０の位置情報と、位置センサ８２から穿刺針８０の位置情報とを取得する（ステップＳＢ２）。
【００８７】
次に、制御回路２２Ａは、穿刺情報生成機能２２２を実行し、時系列に得られる穿刺針８０の位置情報と、超音波プローブ７０の位置情報とから、穿刺針８０の少なくとも先端部分の位置及び穿刺方向に関する情報を含む穿刺情報を生成する（ステップＳＢ３）。生成された穿刺情報には、穿刺針８０の３次元座標情報に加えて、穿刺針８０と、超音波プローブ７０との相対的な位置関係を示す情報が含まれる。
【００８８】
図８に示されるステップＳＢ４は、図４に示されるステップＳＡ３と同様である。
【００８９】
次に、制御回路２２Ａは、断面設定機能２２５Ａを実行し、位置合わせ機能２２３により位置合わせされた過去画像データを用いて、駆動されていない第２の圧電振動子群７０２を用いて超音波走査される走査面に相当する断面であって、かつ穿刺情報により特定される穿刺針８０を含む断面の空間位置を算出する。制御回路２２Ａは、算出した断面の空間位置に基づいて、過去画像データに対し、観察対象となる断面を設定する（ステップＳＢ５）。
【００９０】
次に、制御回路２２Ａは、画像データ生成機能２２７Ａを実行し、ステップＳＢ５において設定された断面に対応する断面画像データを、ステップＳＢ４において位置合わせされた過去画像データから生成する。また、制御回路２２Ａは、穿刺情報に基づいて、穿刺針８０に関する画像データである穿刺ガイド画像データ、及び穿刺針画像データを生成する（ステップＳＢ６）。
【００９１】
次に、制御回路２２Ａは、表示制御機能２２９Ａを実行し、表示処理回路１６を制御して、例えば穿刺針を含むような断面が選択された超音波画像に対し、対応する穿刺ガイド画像データに基づく穿刺ガイド画像、及び穿刺針画像データに基づく穿刺針画像を重ねて表示機器５０に表示する。さらに、制御回路２２Ａは、表示処理回路１６を制御し、例えば画像データ生成機能２２７により生成された断面画像データに基づく断面画像に対し、対応する穿刺ガイド画像データに基づく穿刺ガイド画像、及び穿刺針画像データに基づく穿刺針画像を重ねて表示機器５０に表示する。
【００９２】
図９は、第２の実施形態に係る表示機器５０に表示される超音波画像、ＭＰＲ画像、及び穿刺針８０に関する画像の表示態様の一例を表す図である。図９では、表示機器５０において、右側の領域５０１にはコンベックス画像に相当するＬｉｖｅ画像５０１１が表示されている。また、左側の領域５０２にはリニア画像に相当するＭＰＲ画像５０２１が表示されている。図９に示されるように、Ｌｉｖｅ画像５０１１には、例えば腫瘍等の穿刺対象となる目標部位Ｔ１、穿刺ガイド画像ＶＬ１、及び穿刺針画像Ｎ１が重畳表示されている。また、ＭＰＲ画像５０２１には、例えば目標部位Ｔ１、穿刺ガイド画像ＶＬ２、穿刺針画像Ｎ２が重畳表示されている。
【００９３】
最後に、制御回路２２Ａは、例えば入力インタフェース回路２０を介して超音波走査を終了する旨の指示が入力されているか否か判定する（ステップＳＢ８）。制御回路２２Ａは、終了する旨の指示が入力されていると判定した場合（ステップＳＢ８のＹｅｓ）、当該一連の処理を終了する。制御回路２２Ａは、終了する旨の指示が入力されていないと判定した場合（ステップＳＢ８のＮｏ）、ステップＳＢ２からステップＳＢ８までの処理を再び実行する。
【００９４】
第２の実施形態によれば、制御回路２２Ａは、超音波画像データに基づく超音波画像及び断面画像データに基づく断面画像を同時に表示すること加えて、表示される超音波画像及び断面画像にそれぞれ対応した穿刺針８０に関する画像データをそれぞれ重畳表示する。これにより、挿入されて見えにくい穿刺針の位置を案内することが可能となる。よって、操作者は、穿刺針の進行方向を予想できるため、簡便に穿刺を行うことが可能となる。
【００９５】
（変形例）  
なお、穿刺の安全性をより高めるために、針先端付近の状態を針の位置に連動させて表示することが考えられる。以下、断面画像データに基づく断面画像を穿刺針８０の先端位置の移動に合わせて、制御回路２２Ａが先端位置を含むいわゆる針Ｃ面として穿刺針の進行方向と平行に移動して見えるように表示する場合について説明する。針Ｃ面は、例えば穿刺針の進行方向（視線方向）に垂直な面である。
【００９６】
図１０は、第２の実施形態に係る表示機器５０に表示される針Ｃ面の一例を表す図である。図１０では、穿刺針８０の先端を含み、かつ、穿刺針８０の進行方向に垂直な面ＳＦ１が表示されている。断面ＳＦ１は、例えば、穿刺情報に基づいて、図８に示されるステップＳＢ４において位置合わせされた過去画像データ（３次元ボリュームデータ）に対し設定された断面に対応する画像である。このとき、制御回路２２Ａは、例えば第２の圧電振動子群７０２を駆動して超音波走査することにより取得されるリニア画像をＬｉｖｅ画像として、もう一方を穿刺針８０の先端に連動して表示される針Ｃ面として並列表示する。このように、針先端付近の状態を針の位置に連動させて表示することで、穿刺の安全性を高めることが可能となる。
【００９７】
なお、３次元ボリュームデータの代わりに、レンダリング画像データを用いてもよい。この場合、カーレースゲームやフライトシミュレータの視線切り替えに近い画像が表示できる。
【００９８】
また、応用例として、図１１に示されるように、穿刺針８０の先端より所定の距離だけ離れた位置に針Ｃ面を表示することも可能である。図１１では、穿刺針８０の先端を含み、かつ、穿刺針８０の進行方向に垂直な断面ＳＦ２が所定の距離ｄだけ平行移動した位置に断面ＳＦ３が表示されている。距離ｄは、例えば数ミリメートルである。断面ＳＦ３は、例えば、穿刺情報に基づいて、図８に示されるステップＳＢ４において位置合わせされた過去画像データに対し設定された断面に対応する画像である。このように、時間的に少し先を表示するため、刺入されると問題となる危険部位、例えば血管等を早期発見することが可能となる。
【００９９】
［第３の実施形態］
第１の実施形態及び第２の実施形態では、経直腸穿刺を行う場合について説明した。経直腸穿刺では、超音波プローブに穿刺用アダプタが固定される。超音波プローブに穿刺用アダプタが固定される場合、例えば超音波画像及び断面画像上において、例えば第２の実施形態において説明した穿刺ガイド画像が重畳表示される位置は固定される。
【０１００】
一方、会陰部に垂直に穿刺する経会陰穿刺においては、通常マス目上に針を通す孔が設けられた穿刺用アダプタ（ステッパー）が穿刺の補助器具として用いられる。このとき、穿刺用アダプタは、その位置を穿刺に合わせて微調整する必要がある。このため、穿刺用アダプタの位置は、超音波プローブの位置に関連するものの、超音波プローブの位置とは独立に把握する必要がある。
【０１０１】
そこで、第３の実施形態では、さらに穿刺用アダプタにも位置センサを設置し、超音波プローブ、及び穿刺針との位置関係を計算することで、穿刺用アダプタの位置を微調整した場合でも、常に正確な穿刺ガイド画像を表示することができようにする場合について説明する。
【０１０２】
第３の実施形態に係る超音波診断装置１Ｂを図１２のブロック図を参照して説明する。
【０１０３】
図１２に示されるように、超音波診断装置１Ｂは、装置本体１０Ｂ、超音波プローブ７０、位置センサシステム３０、表示機器５０、及び入力装置６０に加えて位置センサ８２及び位置センサ８３を備える。装置本体１０Ｂは、ネットワーク１００を介して外部装置４０と接続される。また、装置本体１０Ａは、位置センサシステム３０、表示機器５０、入力装置６０、位置センサ８２、及び位置センサ８３と接続される。第３の実施形態に係る超音波診断装置１Ｂにおいても、穿刺術において利用される場合を想定し、超音波プローブ７０とともに穿刺針８０が用いられる。
【０１０４】
超音波プローブ７０には、穿刺用アダプタ８１Ｂが設けられる。穿刺用アダプタ８１Ｂは、超音波プローブ７０とは独立にその位置を変更することが可能である。
【０１０５】
図１３は、第３の実施形態に係る穿刺用アダプタ８１Ｂの一例を示す図である。図１３に示されるように、穿刺用アダプタ８１Ｂには、複数の穿刺孔８１１が配置されている。操作者は、穿刺針８０を操作して穿刺用アダプタ８１Ｂ上の所望の穿刺孔に穿刺針８０を挿入する。図１３に示されるように、穿刺用アダプタ８１Ｂは、例えば複数の穿刺孔８１１を有する板を２枚離間させて取り付けた構造を有する。穿刺針８０は、２枚の板に共通の穿刺孔８１１を通過することで、穿刺針８０の挿入時における角度が固定され、例えば生体Ｐの体軸方向に沿って穿刺針８０を刺入することが可能になる。また、穿刺用アダプタ８１は、生体Ｐと接触することを想定し、生体適合性材料で構成されることが望ましい。
【０１０６】
なお、穿刺用アダプタ８１Ｂの形状、穿刺孔８１１の数、穿刺孔８１１のピッチ、及び超音波プローブ７０の撮像位置に対する各穿刺孔８１１の位置関係は、穿刺用アダプタ８１Ｂの種別によって異なる。穿刺用アダプタ８１Ｂの形状、穿刺孔８１１の数、及び穿刺孔８１１のピッチ等に関する情報は、穿刺用アダプタ８１Ｂの種別を示す情報、及び穿刺用アダプタ８１Ｂの型番等と対応付けて超音波診断装置１Ｂにおける内部記憶回路１７に記憶されている。
【０１０７】
穿刺用アダプタ８１Ｂには、位置センサ８３が装着される。位置センサ８３は、超音波プローブ７０に設置される位置センサ３１及び穿刺針８０に装着される位置センサ８２とは別の位置センサである。位置センサ８３は、穿刺用アダプタ８１Ｂの少なくとも所定の基準位置を計測することで、穿刺用アダプタ８１Ｂの位置情報が得られる。位置センサ８３は、穿刺用アダプタ８１Ｂの位置を計測する一般的なセンサであればよいので、ここでの詳細な説明は省略する。
【０１０８】
図１４は、直腸に第３の実施形態に係る超音波プローブ７０を挿入し、経会陰穿刺を行う様子の一例を示す断面模式図である。図１４に示されるように、穿刺用アダプタ８１Ｂは、穿刺アダプタ支持機構９１により上下方向及び生体Ｐの体軸方向に移動可能に支持されている。オペレータは穿刺用アダプタ８１Ｂの複数の穿刺孔８１１のうち、所望の穿刺孔８１１を選択して穿刺対象部位に穿刺針８０を刺入することができる。また、超音波プローブ７０は、超音波プローブ支持機構９２により生体Ｐの体軸方向に移動可能に支持されている。
【０１０９】
経会陰穿刺が行われる場合、図１４に示されるように、超音波プローブ７０は、例えば、生体Ｐの直腸Ｈ１に挿入される。また、穿刺針８０は、例えば、会陰を経由して生体Ｐの前立腺Ｈ２に刺入される。
【０１１０】
そして、図１４に示されるように、第１の圧電振動子群７０１から前立腺Ｈ２の関心領域に向けて超音波が照射されると、前立腺Ｈ２の関心領域における反射波信号が取得される。これにより、前立腺Ｈ２の関心領域の映像化が可能となる。また、第２の圧電振動子群７０２から穿刺針８０に向けて超音波が照射されると、穿刺針８０及び生体Ｐの周辺組織における反射波信号が取得される。これにより、穿刺針８０の映像化が可能となる。
【０１１１】
図１２に示される装置本体１０Ｂは、超音波プローブ７０が受信した反射波信号に基づいて超音波画像を生成する装置である。装置本体１０Ｂは、図１２に示すように、超音波送信回路１１、超音波受信回路１２、Ｂモード処理回路１３、ドプラ処理回路１４、３次元処理回路１５、表示処理回路１６、内部記憶回路１７、画像メモリ１８（シネメモリ）、画像データベース１９、入力インタフェース回路２０、通信インタフェース回路２１及び制御回路２２Ｂを含む。
【０１１２】
制御回路２２Ｂは、例えば、超音波診断装置１Ｂの中枢として機能するプロセッサである。制御回路２２Ｂは、内部記憶回路１７に記憶されている動作プログラムを実行することで、この動作プログラムに対応する機能を実現する。具体的には、制御回路２２Ｂは、位置情報取得機能２２１Ｂ、穿刺情報生成機能２２２Ｂ、位置合わせ機能２２３Ｂ、断面設定機能２２５Ｂ、画像データ生成機能２２７Ｂ、表示制御機能２２９Ｂ、走査制御機能２３１、及び基本制御機能２３３を有する。
【０１１３】
位置情報取得機能２２１Ｂは、超音波プローブ７０に関する位置情報及び穿刺針８０に関する位置情報に加え、穿刺用アダプタ８１に関する情報を取得する機能である。位置情報取得機能２２１Ｂが実行されると、制御回路２２Ｂは、通信インタフェース回路２１を介して、位置センサシステム３０から超音波プローブ７０に関する位置情報と、位置センサ８２から穿刺針８０に関する位置情報と、位置センサ８３から穿刺用アダプタ８１Ｂに関する位置情報とを取得する。
【０１１４】
穿刺情報生成機能２２２Ｂは、超音波プローブ７０のスキャン領域に対する穿刺針の位置を特定可能な穿刺情報を生成する機能である。穿刺情報生成機能２２２が実行されると、制御回路２２Ｂは、時系列に得られる穿刺針８０に関する位置情報と、超音波プローブ７０に関する位置情報と、穿刺用アダプタ８１Ｂに関する位置情報とから、穿刺針８０の少なくとも先端部分の位置及び穿刺方向に関する情報を含む穿刺情報を生成する。生成された穿刺情報は、穿刺用アダプタ８１Ｂに関する位置情報が考慮されているため、穿刺用アダプタ８１Ｂの位置を微調整した場合でも、常に正確な穿刺針８０の先端部分の位置及び穿刺方向を表す。
【０１１５】
断面設定機能２２５Ｂは、穿刺用アダプタ８１Ｂの空間位置に基づいて、予め取得された３次元ボリュームデータに対し、観察対象となる断面を設定する機能である。断面設定機能２２５Ｂが実行されると、制御回路２２Ｂは、例えば、穿刺用アダプタ８１Ｂの空間位置、超音波プローブ７０の空間位置、及び穿刺情報生成機能２２２Ｂにより生成された穿刺情報に基づいて、位置合わせ機能２２３により位置合わせされた過去画像データを用いて、抽出する断面の空間位置を算出する。具体的には、制御回路２２Ｂは、例えば第２の圧電振動子群７０２を用いて超音波走査される走査面に相当する断面であって、かつ穿刺用アダプタ８１Ｂの空間位置が加味された穿刺情報により特定される穿刺針８０を含む断面の空間位置を算出する。制御回路２２Ｂは、算出した断面の空間位置に基づいて、過去画像データに対し、観察対象となる断面を設定する。
【０１１６】
画像データ生成機能２２７Ｂは、画像データ生成機能２２７により生成される断面画像データに加えて、穿刺針８０に関する画像データ、及び穿刺孔８１１に関する画像データを生成する機能である。画像データ生成機能２２７Ｂが実行されると、制御回路２２Ａは、穿刺情報生成機能２２２Ｂにより生成された穿刺情報に基づいて、生成した断面画像データに対応する穿刺針８０に関する画像データを生成する。また、制御回路２２Ａは、穿刺用アダプタ８１Ｂの空間位置に基づいて、断面設定機能２２５Ｂにより設定された断面に対応する穿刺孔８１１に関する画像データを生成する。穿刺孔８１１に関する画像データは、穿刺用アダプタ８１Ｂに配置されている複数の穿刺孔８１１を表す画像データであり、例えば、穿刺用アダプタ８１Ｂに配置されている全ての穿刺孔８１１に穿刺針８０を挿入した場合に、それぞれの挿入方向への延長線と所定の断面が交差する点の位置座標を含む。
【０１１７】
また、制御回路２２Ｂは、穿刺情報生成機能２２２Ｂにより生成された穿刺情報に基づいて、位置合わせ機能２２３により位置合わせされた超音波画像データに対応する穿刺針８０に関する画像データを生成する。また、制御回路２２Ｂは、穿刺用アダプタ８１Ｂの空間位置に基づいて、位置合わせ機能２２３により位置合わせされた超音波画像データに対応する穿刺孔８１１に関する画像データを生成する。
【０１１８】
表示制御機能２２９Ｂは、表示制御機能２２９Ａにより表示される画像に加えて、穿刺孔８１１に関する画像データに基づく穿刺孔画像を超音波画像及び断面画像にそれぞれ重畳表示する。表示制御機能２２９Ｂが実行されると、制御回路２２Ｂは、表示処理回路１６を制御し、例えば穿刺針を含むような断面が選択された超音波画像に対し、対応する穿刺ガイド画像データに基づく穿刺ガイド画像、穿刺針画像データに基づく穿刺針画像、及び穿刺孔８１１に関する画像データに基づく穿刺孔画像を重ねて表示機器５０に表示する。さらに、制御回路２２Ｂは、表示処理回路１６を制御し、例えば画像データ生成機能２２７Ｂにより生成された断面画像データに基づく断面画像に対し、対応する穿刺ガイド画像データに基づく穿刺ガイド画像、穿刺針画像データに基づく穿刺針画像、及び穿刺孔８１１に関する画像データに基づく穿刺孔画像を重ねて表示機器５０に表示する。
【０１１９】
次に、第３の実施形態に係る超音波診断装置１Ｂの動作について、図１５のフローチャートを参照して説明する。図１５は、第３の実施形態に係る超音波診断装置１Ｂが穿刺針８０の位置に応じて走査面を変更しながら走査する際の制御回路２２Ｂの動作を示すフローチャートである。
【０１２０】
図１５に示されるステップＳＣ１は、図４に示されるステップＳＡ１と同様である。
【０１２１】
次に、制御回路２２Ｂは、位置情報取得機能２２１Ｂを実行し、通信インタフェース回路２１を介して、位置検出装置３２から超音波プローブ７０の位置情報と、位置センサ８２から穿刺針８０に関する位置情報と、位置センサ８３から穿刺用アダプタ８１Ｂに関する位置情報とを取得する（ステップＳＣ２）。
【０１２２】
次に、制御回路２２Ｂは、穿刺情報生成機能２２２Ｂを実行し、時系列に得られる穿刺針８０に関する位置情報と、超音波プローブ７０に関する位置情報と、穿刺用アダプタ８１Ｂに関する位置情報とから、穿刺針８０の少なくとも先端部分の位置及び穿刺方向に関する情報を含む穿刺情報を生成する（ステップＳＣ３）。生成された穿刺情報には、穿刺針８０の３次元座標情報に加えて、穿刺針８０と、超音波プローブ７０及び穿刺用アダプタ８１Ｂとの相対的な位置関係を示す情報が含まれる。
【０１２３】
図１５に示されるステップＳＣ４は、図４に示されるステップＳＡ３と同様である。
【０１２４】
次に、制御回路２２Ｂは、断面設定機能２２５Ｂを実行し、駆動されていない第２の圧電振動子群７０２を用いて超音波走査される走査面に相当する断面であって、かつ、ステップＳＣ３において生成された穿刺情報により特定される穿刺針８０を含む断面の空間位置を算出する。制御回路２２Ｂは、算出した断面の空間位置に基づいて、過去画像データに対し、観察対象となる断面を設定する（ステップＳＣ５）。
【０１２５】
次に、制御回路２２Ｂは、画像データ生成機能２２７Ｂを実行し、ステップＳＣ５において設定された断面に対応する断面画像データを、ステップＳＣ４において位置合わせされた過去画像データから生成する。また、制御回路２２Ｂは、生成された穿刺情報に基づいて、穿刺針８０に関する画像データである穿刺ガイド画像データ、及び穿刺針画像データを生成する。また、制御回路２２Ｂは、断面設定機能２２５Ｂにより設定された断面の空間位置及び穿刺用アダプタ８１Ｂの空間位置に基づいて、穿刺用アダプタ８１Ｂに配置されている複数の穿刺孔に係る穿刺孔８１１に関する画像データを生成する（ステップＳＣ６）。
【０１２６】
次に、制御回路２２Ｂは、表示制御機能２２９Ｂを実行し、表示処理回路１６を制御して、例えば穿刺針を含むような断面が選択された超音波画像に対し、対応する穿刺ガイド画像データに基づく穿刺ガイド画像、穿刺針画像データに基づく穿刺針画像、及び穿刺孔８１１に関する画像データに基づく穿刺孔画像を重ねて表示機器５０に表示する。さらに、制御回路２２Ｂは、表示処理回路１６を制御し、例えば画像データ生成機能２２７Ｂにより生成された断面画像データに基づく断面画像に対し、対応する穿刺ガイド画像データに基づく穿刺ガイド画像、穿刺針画像データに基づく穿刺針画像、及び穿刺孔８１１に関する画像データに基づく穿刺孔画像を重ねて表示機器５０に表示する（ステップＳＣ７）。
【０１２７】
最後に、制御回路２２Ｂは、例えば入力インタフェース回路２０を介して超音波走査を終了する旨の指示が入力されているか否か判定する（ステップＳＣ８）。制御回路２２Ｂは、終了する旨の指示が入力されていると判定した場合（ステップＳＣ８のＹｅｓ）、当該一連の処理を終了する。制御回路２２Ｂは、終了する旨の指示が入力されていないと判定した場合（ステップＳＣ８のＮｏ）、ステップＳＣ２からステップＳＣ８までの処理を再び実行する。
【０１２８】
第３の実施形態によれば、制御回路２２Ｂは、時系列に得られる穿刺針８０に関する位置情報と、超音波プローブ７０に関する位置情報と、穿刺用アダプタ８１Ｂに関する位置情報とから、穿刺針８０の少なくとも先端部分の位置及び穿刺方向に関する情報を含む穿刺情報を生成する。これにより、穿刺用アダプタ８１Ｂの位置を超音波プローブ７０と独立して微調整した場合でも、穿刺ガイド画像を正確な位置に表示することが可能となる。
【０１２９】
［第４の実施形態］
第１の実施形態、第２の実施形態、及び第３の実施形態では、直腸に挿入した超音波プローブが、超音波送受信面を構成する複数の圧電振動子群を有する場合に限定して説明した。第４の実施形態では、例えば経直腸穿刺を行うような場合において、超音波プローブが有する圧電振動子群の数にかかわらず、穿刺針の位置に基づいて、超音波プローブの走査面の空間位置を制御可能な場合について説明する。
【０１３０】
第４の実施形態に係る超音波診断装置１Ｃを図１６のブロック図を参照して説明する。
【０１３１】
図１６に示されるように、超音波診断装置１Ｃは、装置本体１０Ｃ、超音波プローブ７１、位置センサシステム３０、表示機器５０、入力装置６０、及び位置センサ８２を備える。装置本体１０Ｃは、ネットワーク１００を介して外部装置４０と接続される。また、装置本体１０Ｃは、位置センサシステム３０、表示機器５０、入力装置６０、及び位置センサ８２と接続される。第４の実施形態に係る超音波診断装置１Ｃにおいても、第１の実施形態と同様に、穿刺術において利用される場合を想定し、超音波プローブ７１とともに穿刺針８０が用いられる。
【０１３２】
第４の実施形態に係る超音波プローブ７１は、例えば、メカニカル４Ｄプローブである。メカニカル４Ｄプローブは、圧電振動子列をその配列方向と直交する方向に機械的に揺動制御可能な超音波プローブである。なお、超音波プローブ７１は、複数の圧電振動子が二次元マトリックス状に配列された二次元アレイプローブ等、自動的に超音波走査面の制御が可能なものであればどのようなものであってもよい。
【０１３３】
図１７は、第４の実施形態に係る超音波プローブ７１の一例を示す図である。図１７に示されるように、超音波プローブ７１は、圧電振動子群７１１を有する。圧電振動子群７１１は、方向Ｄ１に圧電振動子が一次元配列された構造を有する。超音波プローブ７１は、圧電振動子群７１１を用いて、例えば、圧電振動子が一次元配列される方向Ｄ１に沿って電子コンベックス走査を行うことが可能である。また、超音波プローブ７１は、圧電振動子群７１１を用いて、例えば、方向Ｄ２に沿って揺動走査を行うことが可能である。図１７に示されるθ１は、電子コンベックス走査が可能な角度を表している。また、図１７に示されるθ２は、揺動走査が可能な角度を表している。
【０１３４】
超音波プローブ７１には、穿刺用アダプタ８１が設けられる。
【０１３５】
図１６に示される装置本体１０Ｃは、超音波プローブ７１が受信した反射波信号に基づいて超音波画像を生成する装置である。装置本体１０Ｃは、図１６に示すように、超音波送信回路１１、超音波受信回路１２、Ｂモード処理回路１３、ドプラ処理回路１４、３次元処理回路１５、表示処理回路１６、内部記憶回路１７、画像メモリ１８（シネメモリ）、画像データベース１９、入力インタフェース回路２０、通信インタフェース回路２１及び制御回路２２Ｃを含む。
【０１３６】
制御回路２２Ｃは、例えば、超音波診断装置１Ｃの中枢として機能するプロセッサである。制御回路２２Ｃは、内部記憶回路１７に記憶されている動作プログラムを実行することで、この動作プログラムに対応する機能を実現する。具体的には、制御回路２２Ｃは、位置情報取得機能２２１Ａ、穿刺情報生成機能２２２Ａ、表示制御機能２２９Ｃ、判定機能２３０Ｃ、及び走査制御機能２３１Ｃを有する。
【０１３７】
表示制御機能２２９Ｃは、超音波画像データに基づく超音波画像を表示する機能である。表示制御機能２２９Ｃが実行されると、制御回路２２Ｃは、表示処理回路１６を制御し、例えば不図示のＲＡＷデータメモリに記憶されたＢモードＲＡＷデータに基づいてＢモード画像データを生成する。制御回路２２Ｃは、表示処理回路１６を制御し、生成したＢモード画像データを表示機器５０に超音波画像として表示機器５０に表示させる。
【０１３８】
判定機能２３０Ｃは、超音波プローブ７１における現在の走査面を変更する必要があるか否か判定する機能である。判定機能２３０Ｃが実行されると、制御回路２２Ｃは、位置情報取得機能２２１Ａにより取得された超音波プローブ７１の位置情報と、穿刺情報生成機能２２２Ａにより生成された穿刺情報に基づいて、超音波プローブ７１における現在の走査面を変更する必要があるか否か判定する。
【０１３９】
具体的には、超音波プローブ７１の位置情報と、予め設定された走査面の角度に関する情報から現在の走査面の位置を計算する。走査面の角度に関する情報は、例えば予め設定された走査面の初期位置からの移動角度を含む。制御回路２２Ｃは、例えば計算した走査面の位置が占める領域が穿刺情報が示す穿刺針８０の位置が占める領域を含まない場合、現在の走査面を変更する必要があると判定する。判定機能２３０Ｃは、判定された判定結果を走査制御機能２３１Ｃに連携する。
【０１４０】
走査制御機能２３１Ｃは、判定機能２３０Ｃの判定結果に基づいて超音波走査を制御する機能である。走査制御機能２３１Ｃが実行されると、制御回路２２Ｃは、判定結果が現在の走査面を変更する必要がある旨である場合、不図示の駆動機構を制御し、超音波プローブ７１の圧電振動子群７１１を揺動させることにより、例えば少なくとも穿刺針８０の先端部分を含むように走査面を変更する。不図示の駆動機構は、例えば予め設定された走査面の初期位置からの移動角度に基づいて圧電振動子群７１１を揺動可能なステッピングモータ（パルス電圧に同期して動作する同期電動機）である。制御回路２２Ｃは、変更後の走査面を走査する。
【０１４１】
次に、第４の実施形態に係る超音波診断装置１Ｃの動作について、図１８のフローチャートを参照して説明する。図１８は、第４の実施形態に係る超音波診断装置１Ｃが超音波プローブ７１を用いて取得される超音波画像を表示する際の制御回路２２Ｃの動作の例を示すフローチャートである。以下では、図３に示されるような経直腸穿刺を、超音波プローブ７０の代わりに超音波プローブ７１を用いて行う場合を例に説明する。なお、現在の走査面の位置が占める領域が穿刺情報が示す穿刺針８０の位置が占める領域を含まないものとする。
【０１４２】
制御回路２２Ｃは、例えば、入力インタフェース回路２０を介して、走査面を制御する走査面制御モードの開始指示が入力されると、位置情報取得機能２２１Ａを実行し、通信インタフェース回路２１を介して、位置センサシステム３０から超音波プローブ７０に関する位置情報と、位置センサ８２から穿刺針８０に関する位置情報とを取得する。（ステップＳＤ１）。
【０１４３】
制御回路２２Ｃは、穿刺情報生成機能２２２Ａを実行し、時系列に得られる穿刺針８０に関する位置情報と、超音波プローブ７１に関する位置情報とから、穿刺針８０の少なくとも先端部分の位置及び穿刺方向に関する情報を含む穿刺情報を生成する（ステップＳＤ２）。
【０１４４】
制御回路２２Ｃは、判定機能２３０Ｃを実行し、現在の走査面を変更する必要があるか否か判定する（ステップＳＤ３）。具体的には、制御回路２２Ｃは、超音波プローブ７１の位置情報と、予め定められた走査面に関する設定情報とから現在の走査面の位置を計算する。制御回路２２Ｃは、例えば計算した走査面の位置が占める領域が穿刺情報が示す穿刺針８０の位置が占める領域を比較する。
【０１４５】
制御回路２２Ｃは、例えば計算した走査面の位置が占める領域が穿刺情報が示す穿刺針８０の位置が占める領域を含まないため、現在の走査面を変更する必要があると判定する（ステップＳＤ３のＹｅｓ）。制御回路２２Ｃは、走査制御機能２３１Ｃを実行し、超音波プローブ７１の圧電振動子群７１１を揺動させることにより、例えば少なくとも穿刺針８０の先端部分を含むように走査面を変更する。制御回路２２Ｃは、変更後の走査面を走査する（ステップＳＤ４）。
【０１４６】
図１９は、第４の実施形態に係る超音波診断装置１Ｃが穿刺針８０の位置に応じて走査面を変更する一例を説明するための図である。図１９において、制御回路２２Ｃは、不図示の駆動機構を制御し、例えば超音波プローブ７１の圧電振動子群７１１を各度θだけ揺動させることにより、現在の走査面Ｐ１を穿刺針８０を含む走査面Ｐ２へ変更し、走査面Ｐ２を走査する。これにより、変更後の走査面Ｐ２を走査することにより取得されたＢモードＲＡＷデータが不図示のＲＡＷデータメモリに記憶される。
【０１４７】
なお、制御回路２２Ｃは、例えば計算した走査面の位置が占める領域が穿刺情報が示す穿刺針８０の位置が占める領域を含む場合、現在の走査面を変更する必要がないと判定する（ステップＳＤ３のＮｏ）。制御回路２２Ｃは、走査制御機能２３１Ｃを実行し、現在の走査面を走査する（ステップＳＤ５）。
【０１４８】
制御回路２２Ｃは、表示制御機能２２９Ｃを実行して表示処理回路１６を制御し、不図示のＲＡＷデータメモリに記憶されたＢモードＲＡＷデータに基づいてＢモード画像データを生成する。制御回路２２Ｃは、表示処理回路１６を制御し、生成したＢモード画像データを表示機器５０に超音波画像として表示機器５０に表示させる（ステップＳＤ６）。
【０１４９】
最後に、制御回路２２Ｃは、例えば入力インタフェース回路２０を介して走査面制御モードの終了指示が入力されているか否か判定する（ステップＳＤ７）。制御回路２２Ｃは、走査面制御モードの終了指示が入力されていると判定した場合（ステップＳＤ７のＹｅｓ）、当該一連の処理を終了する。制御回路２２Ｃは、走査面制御モードの終了指示が入力されていないと判定した場合（ステップＳＤ７のＮｏ）、ステップＳＤ１からステップＳＤ７までの処理を再び実行する。
【０１５０】
第４の実施形態によれば、制御回路２２Ｃは、超音波プローブ７１の位置情報と、予め定められた走査面に関する設定情報とから現在の走査面の位置を計算する。制御回路２２Ｃは、計算した走査面の位置が占める領域が穿刺情報が示す穿刺針８０の位置が占める領域を比較し、現在の走査面を変更する必要があるか否か判定する。制御回路２２Ｃは、現在の走査面を変更する必要があると判定した場合、少なくとも穿刺針８０の先端部分を含むように走査面を変更する。これにより、穿刺針８０を常にリアルタイムに表示される超音波画像上に表示することが可能となる。
【０１５１】
したがって、第４の実施形態に係る超音波診断装置によれば、穿刺を安全、かつ、確実に行うことが可能となる。
【０１５２】
［第５の実施形態］
第４の実施形態では、経直腸穿刺を行うような場合において、超音波プローブの走査面の空間位置を制御可能な場合について説明する。第５の実施形態では、例えば経会陰穿刺を行うような場合において、さらに穿刺用アダプタ（ステッパー）にも位置センサを設置し、超音波プローブ、及び穿刺針との位置関係を計算することで、穿刺用アダプタの位置を微調整した場合でも、常に正確な穿刺針の位置を特定し、超音波プローブの走査面の空間位置を制御可能な場合について説明する。
【０１５３】
第５の実施形態に係る超音波診断装置１Ｄを図２０のブロック図を参照して説明する。
【０１５４】
図２０に示されるように、超音波診断装置１Ｄは、装置本体１０Ｄ、超音波プローブ７１、位置センサシステム３０、表示機器５０、及び入力装置６０に加えて位置センサ８２及び位置センサ８３を備える。装置本体１０Ｄは、ネットワーク１００を介して外部装置４０と接続される。また、装置本体１０Ｄは、位置センサシステム３０、表示機器５０、入力装置６０、位置センサ８２、及び位置センサ８３と接続される。第５の実施形態に係る超音波診断装置１Ｄにおいても、穿刺術において利用される場合を想定し、超音波プローブ７１とともに穿刺針８０が用いられる。
【０１５５】
超音波プローブ７１には、穿刺用アダプタ８１Ｂが設けられる。
【０１５６】
図２０に示される装置本体１０Ｄは、超音波プローブ７１が受信した反射波信号に基づいて超音波画像を生成する装置である。装置本体１０Ｄは、図２０に示すように、超音波送信回路１１、超音波受信回路１２、Ｂモード処理回路１３、ドプラ処理回路１４、３次元処理回路１５、表示処理回路１６、内部記憶回路１７、画像メモリ１８（シネメモリ）、画像データベース１９、入力インタフェース回路２０、通信インタフェース回路２１及び制御回路２２Ｄを含む。
【０１５７】
制御回路２２Ｄは、例えば、超音波診断装置１Ｄの中枢として機能するプロセッサである。制御回路２２Ｄは、内部記憶回路１７に記憶されている動作プログラムを実行することで、この動作プログラムに対応する機能を実現する。具体的には、制御回路２２Ｃは、位置情報取得機能２２１Ｂ、穿刺情報生成機能２２２Ｂ、表示制御機能２２９Ｃ、判定機能２３０Ｃ、及び走査制御機能２３１Ｃを有する。
【０１５８】
次に、第５の実施形態に係る超音波診断装置１Ｄの動作について、図２１のフローチャートを参照して説明する。図２１は、第５の実施形態に係る超音波診断装置１Ｄが超音波プローブ７１を用いて取得される超音波画像を表示する際の制御回路２２Ｄの動作の例を示すフローチャートである。以下では、図１４に示されるような経直腸穿刺を、超音波プローブ７０の代わりに超音波プローブ７１を用いて行う場合を例に説明する。なお、現在の走査面の位置が占める領域が穿刺情報が示す穿刺針８０の位置が占める領域を含まないものとする。
【０１５９】
制御回路２２Ｄは、例えば、入力インタフェース回路２０を介して、走査面を制御する走査面制御モードの開始指示が入力されると、位置情報取得機能２２１Ｂを実行し、通信インタフェース回路２１を介して、位置センサシステム３０から超音波プローブ７０に関する位置情報と、位置センサ８２から穿刺針８０に関する位置情報と、位置センサ８３から穿刺用アダプタ８１Ｂに関する位置情報を取得する（ステップＳＥ１）。
【０１６０】
制御回路２２Ｄは、穿刺情報生成機能２２２Ｂを実行し、時系列に得られる穿刺針８０に関する位置情報と、超音波プローブ７１に関する位置情報と、穿刺用アダプタ８１Ｂに関する位置情報とから、穿刺針８０の少なくとも先端部分の位置及び穿刺方向に関する情報を含む穿刺情報を生成する（ステップＳＥ２）。生成された穿刺情報には、穿刺針８０の３次元座標情報に加えて、穿刺針８０と、超音波プローブ７１及び穿刺用アダプタ８１Ｂとの相対的な位置関係を示す情報が含まれる。
【０１６１】
ステップＳＥ３からステップＳＥ７については、図１８に示されるステップＳＤ３からステップＳＥ７までと同様である。
【０１６２】
第５の実施形態によれば、制御回路２２Ｄは、さらに穿刺用アダプタ８１Ｂの位置情報を加味して、現在の走査面を変更する必要があるか否か判定する。これにより、穿刺用アダプタの位置を微調整した場合でも、常に正確な穿刺針の位置を特定し、超音波プローブの走査面を変更することが可能となる。
【０１６３】
（その他の変形例）  
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、第１、第２、及び第３の実施形態に係る超音波診断装置は、リニア画像に相当する画像、及びコンベックス画像に相当する画像上に、穿刺ガイド画像、穿刺針画像、及び穿刺孔画像をそれぞれ重畳表示していたが、これに限定されない。例えば、超音波診断装置は、コンベックス画像に相当する画像（Ｌｉｖｅ画像及びＭＰＲ画像）に係る断面に穿刺針８０が到達したことを示すインジゲータを、リニア画像に相当する画像、及び／又はコンベックス画像に相当する画像上にそれぞれ重畳表示してもよい。
【０１６４】
また、超音波診断装置は、例えば穿刺プラン時又はＬｉｖｅ画像表示中に設定されたマーカーと穿刺針８０の先端部分との位置関係を、距離、円及び数値等の形式でリニア画像に相当する画像、及び／又はコンベックス画像に相当する画像上に重畳表示してもよい。さらに、超音波診断装置は、スピーカー等を備え、設定されたマーカーと穿刺針８０の先端部分との位置関係を音等で報知してもよい。
【０１６５】
また、第１、第２及び第３の実施形態に係る超音波診断装置は、駆動されてない圧電振動子群の空間位置に基づいて、予め取得された３次元ボリュームデータに対し、観察対象となる断面を設定していたがこれに限定されない。例えば、超音波診断装置は、穿刺プラン時に設定された所定の腫瘍マーカーの空間位置に基づいて、予め取得された３次元ボリュームデータに対し、観察対象となる断面を設定してもよい。
【０１６６】
また、第１、第２及び第３の実施形態に係る超音波診断装置は、予め取得された３次元ボリュームデータ（過去画像データ）に対し、観察対象となる断面を設定していたがこれに限定されない。例えば、超音波診断装置は、切替前に駆動されていた圧電振動子群により取得された超音波画像に係る３次元ボリュームデータに対し、観察対象となる断面を設定してもよい。具体的には、まず第２の圧電振動子群７０２より超音波画像に係る３次元ボリュームデータを取得し、その後駆動対象を第１の圧電振動子群７０１に切り替えて超音波走査を行うような場合である。
【０１６７】
また、第４、及び第５の実施形態に係る超音波診断装置は、メカニカル４Ｄプローブにより圧電振動子群７１１を揺動させ超音波走査に係る走査面を変更していたがこれに限定されない。例えば、超音波診断装置は、二次元アレイプローブにより超音波走査に係る走査面を変更してもよい。このとき、超音波診断装置は、二次元マトリックス状に配列された圧電振動子の選択、及び各圧電振動子の遅延時間の制御により、超音波走査に係る走査面を変更する。
【０１６８】
上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（central processing unit）、ＧＰＵ(Graphics Processing Unit)、或いは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ））、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図１、図７、図１２、図１６、及び図２０における複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。
【０１６９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１７０】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ…超音波診断装置、３…ドプラ処理回路、１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ…装置本体、１１…超音波送信回路、１２…超音波受信回路、１３…モード処理回路、１４…ドプラ処理回路、１５…次元処理回路、１６…表示処理回路、１７…内部記憶回路、１８…画像メモリ、１９…画像データベース、２０…入力インタフェース回路、２１…通信インタフェース回路、２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ…制御回路、３０…位置センサシステム、３１…位置センサ、３２…位置検出装置、４０…外部装置、５０…表示機器、６０…入力装置、７０、７１…超音波プローブ、８０…穿刺針、８１、８１Ｂ…穿刺用アダプタ、８２、８３…位置センサ、９１…穿刺アダプタ支持機構、９２…超音波プローブ支持機構、１００…ネットワーク、７０１…第１の圧電振動子群、７０２…第２の圧電振動子群、７１１…圧電振動子群、８１１…穿刺孔。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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