(57)【要約】【課題】３次元方向に移動可能な超音波プローブの加振状況が適切か否かを操作者に示して超音波プローブの操作を支援する。【解決手段】実施形態の超音波診断装置は、超音波プローブ、走査部、歪み分布画像発生部、表示部、センサ、計算部及び表示制御部を具備する。前記走査部は、前記超音波プローブを介して被検体内部を超音波で走査する。前記歪み分布画像発生部は、前記超音波プローブの出力に基づいて歪み分布画像のデータを発生する。前記表示部は、前記歪み分布画像を表示する。前記センサは、前記超音波プローブの直交３軸方向の速度又は加速度を検知する。前記計算部は、前記センサの出力に基づいて、前記超音波プローブの走査に対する距離方向、方位方向、及び距離方向と方位方向とに直交する方向の速度成分を計算する。前記表示制御部は、前記速度成分を表示させるように前記表示部を制御する。【選択図】図１
2013141575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波プローブと、
前記超音波プローブを介して被検体内部を超音波で走査する走査部と、
前記走査に応じた前記超音波プローブの出力に基づいて歪み分布画像のデータを発生する歪み分布画像発生部と、
少なくとも前記歪み分布画像を画面の一部の領域に表示する表示部と、
前記超音波プローブに取り付けられた直交３軸方向に関する速度又は加速度を検知するセンサと、
前記センサの出力に基づいて、前記超音波プローブの走査に対する距離方向、方位方向、及び前記距離方向と前記方位方向とに直交する方向の速度成分を計算する計算部と、
前記計算された速度成分を表示させるように前記表示部を制御する表示制御部と
を具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記計算部は、前記センサが加速度を検知する場合、当該センサの出力を積分することにより、前記直交３軸方向に関する速度を算出する積分部を具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の超音波診断装置において、
前記計算部は、前記距離方向、前記方位方向及び前記直交する方向の速度成分を計算すると共に、前記方位方向及び前記直交する方向の速度成分を合成して合成速度成分を計算し、
前記表示制御部は、前記歪み分布画像を表示する領域とは異なる領域に、前記距離方向の速度成分と、前記合成速度成分とを表示するように前記表示部を制御することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項３に記載の超音波診断装置において、
前記表示制御部は、前記距離方向の速度成分と、前記合成速度成分とをそれぞれ時系列に沿って表示するように前記表示部を制御することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載の超音波診断装置において、
前記距離方向の速度成分及び前記合成速度成分をそれぞれ第１閾値及び第２閾値に比較し、前記距離方向の速度成分が前記第１閾値以下のとき又は前記合成速度成分が前記第２閾値以上のとき、警告を発生させるための警告情報を作成する警告情報作成部を更に具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
請求項３又は請求項４に記載の超音波診断装置において、
前記歪み分布画像発生部は、前記走査に応じた前記超音波プローブの出力に基づいて組織ドプラ画像のデータを発生する第１の画像発生部と、前記組織ドプラ画像のデータに基づいて前記歪み分布画像のデータを発生する第２の画像発生部とを具備しており、
前記組織ドプラ画像のデータに基づいて、前記被検体内部で移動している組織のフレーム内の平均速度を算出する平均速度算出部と、
前記距離方向の速度成分と前記フレーム内の平均速度とを比較し、両者の差分が所定の値を超えるとき、前記警告情報を作成する比較部と
を更に具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載の超音波診断装置において、
前記表示制御部は、前記警告情報に従って前記歪み分布画像を非表示又は当該警告情報を作成したときの歪み分布画像で静止させるように前記表示部を制御することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項８】
請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、
前記警告情報に従って音声、光、表示又は機械的振動により前記警告を発生する警告発生部
を更に具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、
前記表示制御部は、前記計算された速度成分が所定の軌跡を示すとき、前記歪み分布画像の表示を開始するように前記表示部を制御することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１０】
請求項５に記載の超音波診断装置において、
前記表示制御部は、前記距離方向の速度成分が前記第１閾値を超過し、且つ前記合成速度成分が前記閾値未満のとき、前記歪み分布画像の表示を開始するように前記表示部を制御することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１１】
超音波プローブを介して被検体内部を超音波で走査し、前記走査に応じた前記超音波プローブの出力に基づいて歪み分布画像のデータを発生し、少なくとも前記歪み分布画像を画面の一部の領域に表示する超音波診断装置に用いられる前記超音波プローブであって、
前記超音波プローブ本体の直交３軸方向に関する速度又は加速度を検知するセンサと、
前記センサの出力に基づいて、前記超音波プローブ本体の走査に対する距離方向、方位方向、及び前記距離方向と前記方位方向とに直交する方向の速度成分を計算する計算部と
を具備し、
前記超音波診断装置は、前記計算された速度成分を表示するように前記画面の表示を制御することを特徴とする超音波プローブ。
【請求項１２】
超音波プローブを備えた超音波診断装置に用いられるプログラムであって、
前記超音波診断装置を、
前記超音波プローブを介して被検体内部を超音波で走査する走査手段、
前記走査に応じた前記超音波プローブの出力に基づいて歪み分布画像のデータを発生する歪み分布画像発生手段、
少なくとも前記歪み分布画像を画面の一部の領域に表示する表示手段、
前記超音波プローブに取り付けられた直交３軸方向に関する速度又は加速度を検知するセンサの出力に基づいて、前記超音波プローブの走査に対する距離方向、方位方向、及び前記距離方向と前記方位方向とに直交する方向の速度成分を計算する計算手段、
前記計算された速度成分を表示させるように前記表示手段を制御する表示制御手段、
として機能させるためのプログラム。
【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、超音波プローブ及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波プローブに内蔵された超音波振動子から発生する超音波パルスを被検体内に放射し、被検体組織からの反射波を超音波振動子により受信して画像データ等を生成及び表示する装置である。
【０００３】
超音波診断装置を用いた画像診断の手法として、観察者が超音波プローブを加振し、被検体組織を圧迫及び解放して生体組織表面に応力を加え、応力によって生ずる生体内部の組織の歪み（ストレイン）の分布を超音波受信データから算出して画像化する方法がある。なお、歪みの分布は、硬さの分布に相当する。
【０００４】
ここで、組織の歪み分布を算出するためには、組織の変位または移動速度を検出する必要がある。検出する手法としては、隣接フレーム間の組織の変位を超音波の受信ＲＦ信号の相互相関により検出する方法、組織の移動速度をドプラ法により検出する方法、及び両者を組み合わせる方法がある。いずれにしても、歪み分布を安定して画像化するためには、組織を適切に圧迫及び解放しているか否か、すなわち、超音波プローブの加振状況が適切か否かを観察者が知ることが必要である。
【０００５】
加振状況を知るための手法としては、超音波データによる方法、圧力センサによる方法、及び位置センサによる方法がある。
【０００６】
超音波データによる方法は、具体的には、超音波受信データから計算された組織のフレーム内平均移動速度を棒グラフで表示する方式と、当該フレーム内平均移動速度を縦軸にとり、経過時間を横軸にとって波形で表示する方式とが知られている。
【０００７】
一方、圧力センサによる方法は、超音波プローブ表面に設けた圧力センサによって生体表面の圧力の偏りを検出することにより、加振状況を検知する方式が知られている。この方式は、圧力センサの配列の仕方が、振動子の配列の仕方に必ずしも拘束されない。例えば、振動子の配列が１次元でも、圧力センサを２次元に配列でき、圧力の偏りを、振動子の配列方向に加え、スライス方向にも検出できる。
【０００８】
他方、位置センサによる方法は、超音波プローブに設置した位置センサが超音波プローブの位置を検出することにより、超音波プローブの加振状況を検知できる方式が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１９５６１３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７５８５号公報
【特許文献３】特開２００９−１８３５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、加振状況を知るための３通りの方法は、本発明者の検討によれば、以下のような不都合がある。
【００１１】
すなわち、超音波受信データによる方法は、超音波プローブの３次元の移動方向を検出できない不都合がある。言い換えると、超音波受信データによる方法は、超音波プローブの軸方向の成分か、又は超音波プローブの軸方向と振動子の配列方向との２次元の成分までしか検出できない。例えば、振動子の配列が１次元の超音波プローブを用いて生体の２次元断層情報を表示する超音波診断装置においては、組織の移動速度をドプラ法により検出する場合に、組織の移動速度として超音波プローブの軸方向（距離方向、超音波プローブと生体との接触面に垂直な方向）の成分しか検出できない。また、組織の変位を相互相関により検出する場合には、組織の移動速度を超音波プローブの軸方向と、振動子の配列方向との２次元の成分しか検出できない。
【００１２】
これに対し、超音波プローブは、加振状況に応じて３次元方向に移動し得る。また、加振状況としては、超音波プローブを軸方向にのみ加振する一方、他の方向には加振しない状況が要求される。超音波プローブを軸方向以外の方向に加振すると、被検体組織が超音波プローブの軸方向以外の方向に移動し、歪みの画像化に悪影響を及ぼすためである。従って、超音波プローブの３次元の移動方向を検出することにより、超音波プローブの軸方向以外の加振状況を示す情報も操作者に知らせるなどの措置が必要である。
【００１３】
一方、圧力センサによる方法は、生体表面の圧力を検知する圧力センサの機能上、超音波プローブが生体表面に対して水平に滑る状況を検知できない不都合がある。
【００１４】
他方、位置センサによる方法は、座標の周期的な変化が、超音波プローブの軸方向の加振状況を示すか否かを区別できない不都合がある。
【００１５】
理由は、位置センサによる方法は、床面あるいはベッドを基準とする座標系を前提とするためである。なお、位置センサによる方法では、３軸全てに変位の周期的な変化が現れる場合でも、組織の変位方向に対応するいずれかの軸における座標の周期的な変化を検出できれば、適正な弾性画像を得られるとされている。
【００１６】
しかしながら、本発明者の検討によれば、超音波プローブの加振状況を示す座標系としては、超音波プローブと生体との接触面を基準とする座標系が好ましい。理由は、床面あるいはベッドを基準とする座標系では、超音波プローブと生体との接触面の方向が何らかの手段で提供されない限り、座標の周期的な変化が、超音波プローブの軸方向に沿った適切な加振状況を示すか否かを区別できないからである。
【００１７】
目的は、３次元方向に移動可能な超音波プローブの加振状況が適切か否かを操作者に示して超音波プローブの操作を支援し得る超音波診断装置、超音波プローブ及びプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
実施形態に係る超音波診断装置は、超音波プローブ、走査部、歪み分布画像発生部、表示部、センサ、計算部及び表示制御部を具備している。
【００１９】
前記走査部は、前記超音波プローブを介して被検体内部を超音波で走査する。
【００２０】
前記歪み分布画像発生部は、前記走査に応じた前記超音波プローブの出力に基づいて歪み分布画像のデータを発生する。
【００２１】
前記表示部は、少なくとも前記歪み分布画像を画面の一部の領域に表示する。
【００２２】
前記センサは、前記超音波プローブに取り付けられて直交３軸方向に関する速度又は加速度を検知する。
【００２３】
前記計算部は、前記センサの出力に基づいて、前記超音波プローブの走査に対する距離方向、方位方向、及び前記距離方向と前記方位方向とに直交する方向の速度成分を計算する。
【００２４】
前記表示制御部は、前記計算された速度成分を表示させるように前記表示部を制御する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】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】超音波プローブの一例を示す外観図である。
【図３】超音波プローブの他の一例を示す外観図である。
【図４】リファレンス情報の表示例を示す図である。
【図５】表示画面の一例を示す図である。
【図６】リファレンス情報の表示の変形例を示す図である。
【図７】リファレンス情報の表示の他の変形例を示す図である。
【図８】リファレンス情報の表示の他の変形例を示す図である。
【図９】リファレンス情報の表示の他の変形例を示す図である。
【図１０】リファレンス情報の表示の他の変形例を示す図である。
【図１１】超音波診断装置の構成の変形例を示す図である。
【図１２】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。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照しながら各実施形態に係わる超音波診断装置、超音波プローブ及びプログラムを説明する。以下の超音波診断装置は、ハードウェア構成、又はハードウェア資源とソフトウェアとの組合せ構成のいずれでも実施可能となっている。組合せ構成のソフトウェアとしては、予めネットワーク又は記憶媒体からコンピュータにインストールされ、超音波診断装置の装置本体における各部の機能を当該コンピュータに実現させるためのプログラムが用いられる。
【００２７】
＜第１の実施形態＞
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り、図２及び図３は速度センサが取り付けられた超音波プローブの一例を示す外観図である。この超音波診断装置１００は、超音波プローブ１１０、速度センサ１１１、送信部１２０、受信部１３０、Ｂモード処理部１４０、速度演算処理部１５０、歪み分布演算部１６０、リファレンス情報作成部１７０、表示制御部１８０及び表示部１９０を備えている。
【００２８】
超音波プローブ１１０は、被検体との間で照射及び反射される超音波信号の送受波を担うデバイス（探触子）であり、電気／機械可逆的変換素子で形成されている。この超音波プローブ１１０は、例えばアレイ状に配列される複数の素子を先端部に装備したフェーズドアレイタイプのデバイスとして構成される。これにより、超音波プローブ１１０は、送信部１２０から供給されるパルス駆動電圧を超音波パルス信号に変換して被検体のスキャン領域内の所望方向に送信し、且つ被検体から反射してきた超音波エコー信号をこれに対応する電圧量のエコー信号に変換する。電圧量のエコー信号は、超音波プローブ１１０から受信部１３０に送出される。
【００２９】
速度センサ１１１は、図２に示すように、超音波プローブ１１０内に固着して取り付けられ、超音波プローブ１１０の直交３軸方向ｘ，ｙ，ｚに関する移動速度を検出し、検出信号をリファレンス情報作成部１７０に出力する。速度センサ１１１は、図３に示すように、超音波プローブ１１０内に固着して取り付ける代わりに、超音波プローブ１１０の外部に取付治具１１２により固着して取り付けてもよい。この場合、超音波診断装置１００の装置本体１０１には、超音波プローブ１１０と送信部１２０及び受信部１３０との間の信号線１１３と、速度センサ１１１とリファレンス情報作成部１７０との間の信号線１１４とがそれぞれ接続される。取付治具１１２は、例えば、速度センサ１１１を収容する収容部１１２ａと、収容部１１２ａの近傍に設けた軸１１２ｂを中心に回動する２つの保持板が超音波プローブ本体を挟持する挟持部１１２ｃと、両保持板の先端をネジにより固着する固着部１１２ｄとを有する構成が使用可能となっている。但し、取付治具１１２は、これに限らず、速度センサ１１１を取付可能であれば、任意の構造が使用可能である。
【００３０】
速度センサ１１１の検出方向については、例えば、超音波プローブ１１０の軸方向（以下、「距離方向」又は超音波プローブと生体との接触面に垂直な方向ともいう）をｘとし、超音波プローブ１１０の素子方向（以下、方位方向ともいう）をｖｙとし、軸方向ｘ及び素子方向ｙに垂直な方向をｚとする。但し、速度センサ１１１の検出方向は、これに限らず、計算により、距離方向ｘ、方位方向ｙ、及び距離方向と素子方向とに垂直な方向ｘに換算できる方向であればよい。なお、超音波プローブ１１０の直交３軸方向ｘ，ｙ，ｚに関する移動速度ｖｘ，ｖｙ，ｖｚの検出は、速度センサ１１１の代わりに加速度センサで行い、リファレンス情報作成部１７０が加速度センサの出力信号を積分して得るようにしてもよい。すなわち、速度センサ１１１に代えて、加速度センサが用いられる場合（センサが加速度を検知する場合）には、リファレンス情報作成部１７０は、当該（加速度）センサの出力を積分することにより、直交３軸方向に関する速度を算出する積分部を備えた構成とすればよい。あるいは、速度センサ１１１は、直交３軸方向に関する加速度を検知する加速度センサと、加速度センサの出力を積分することにより、速度を検知する積分部とを備えた構成としてもよい。
【００３１】
送信部１２０は、図示しない制御部からの制御信号に基づいて、送信チャンネル毎に所定の送信遅延時間が付与されたタイミングで、超音波プローブ１１０の各素子にパルス駆動信号を送信し、超音波プローブ１１０の各素子から被検体内に向けて超音波信号を送波させる。このように、送信部１２０は、超音波プローブ１１０を介して被検体内部を超音波で走査する走査部を構成している。
【００３２】
受信部１３０は、超音波信号の送波に応じて被検体内の音響インピーダンスの不整合面で反射され、組織内の散乱体によって散乱された成分等を含む超音波エコー信号を、超音波プローブ１１０の各素子を介してそれに対応する電圧量のエコー信号として受信する。受信部１３０は、受信したエコー信号に受信遅延・加算処理を施してエコー受信信号を作成し、このエコー受信信号をＢモード処理部１４０及び速度演算処理部１５０に出力する。
【００３３】
Ｂモード処理部１４０は、受信部１３０から受けたエコー受信信号に包絡線検波を行い、得られた検波信号を被検体内の組織の形態を示す信号として、表示制御部１８０に出力する。
【００３４】
速度演算処理部１５０は、受信部１３０から受けたエコー受信信号に対して直交検波処理、自己相関処理、遅延加算処理を施し、遅延加算処理されたエコー信号のドプラ偏移成分に基づいて、被検体内で移動している組織の速度、分散、パワーに対応した組織ドプラ信号を求める。速度演算処理部１５０は、組織ドプラ信号を用いて、所定断面に関する速度、分散、パワー値の二次元分布を表した組織ドプラ像を、所定期間の各時相に生成する。所定期間とは、診断対象に対する圧迫・解放の繰り返しを含む任意の期間である。さらに、速度演算処理部１５０は、所定期間の各時相における組織ドプラ像を用いて、所定期間の各時相における組織速度の時空間分布画像（診断対象組織の各位置における速度を表す画像。以下、速度分布情報と呼ぶ。）を生成する。速度分布情報は、速度演算処理部１５０から歪み分布演算部１６０及び表示制御部１８０に送出される。速度分布情報は、組織ドプラ画像のデータとも呼ぶ。
【００３５】
歪み分布演算部１６０は、速度分布情報の速度成分を時間積分して変位（移動距離）を求め、得られた変位を用いて所定の演算をすることにより、組織の局所的な歪み（ストレイン）を時相毎に演算する。所定の演算とは、例えば、局所内での中心画素と周辺画素との間の変位の差の二乗和を求める演算である。また、歪み分布演算部１６０は、得られた時相毎の組織の局所的な歪み値をカラーコード化し、対応する位置にマッピングすることで、歪み分布情報を生成する。歪み分布情報は、歪み分布演算部１６０から表示制御部１８０に送出される。歪み分布情報は、歪み分布画像のデータとも呼ぶ。なお、受信部１３０、速度演算処理部１５０及び歪み分布演算部１６０は、送信部（走査部）１２０による走査に応じた超音波プローブ１１０の出力に基づいて歪み分布画像のデータを発生する歪み分布画像発生部を構成している。
【００３６】
リファレンス情報作成部１７０は、速度センサ１１１の各方向成分における１フレーム分の平均速度を各速度成分ｖｘ，ｖｙ，ｖｚとして演算し、各速度成分ｖｘ，ｖｙ，ｖｚに基づいて、リファレンス情報を作成する。すなわち、リファレンス情報作成部１７０は、超音波プローブ１１０に取り付けられた直交３軸方向に関する速度を検知する速度センサ１１１の出力に基づいて、超音波プローブ１１０の走査に対する距離方向ｘ、方位方向ｙ、及び距離方向ｘと方位方向ｙとに直交する方向ｚの速度成分を計算する。なお、この計算は、速度センサ１１１の検出方向を、距離方向ｘ、方位方向ｙ、及び距離方向と方位方向とに垂直な方向ｘに換算する計算を含んでいてもよい。また、リファレンス情報作成部１７０は、計算された速度成分を含むリファレンス情報を作成する。リファレンス情報は、リファレンス情報作成部１７０から表示制御部１８０に送出される。「リファレンス情報」の用語は、「操作支援情報」等の任意の名称に読み替えてもよい。
【００３７】
リファレンス情報作成部１７０は、具体的には、速度センサ１１１の出力に基づいて、距離方向ｘ、方位方向ｙ及び直交する方向ｚの速度成分ｖｘ，ｖｙ，ｖｚを計算すると共に、方位方向ｙ及び直交する方向ｚの速度成分ｖｙ，ｖｚを合成して合成速度成分ｖｒを計算し、距離方向の速度成分ｖｘと、合成速度成分ｖｒとをそれぞれ含むリファレンス情報を作成する。合成速度成分ｖｒは、以下の式に示すように計算される。合成速度成分ｖｒは、合成された速度成分の絶対値ｖｒを示している。
【数１】
2013141575.tif 000003
【００３８】
リファレンス情報としては、距離方向の速度成分ｖｘ及び合成速度成分ｖｒの瞬時値を含んでもよく、距離方向の速度成分ｖｘ及び合成速度成分ｖｒの経時的変化を示すように所定期間内の各速度成分ｖｘ，ｖｒを含んでもよい。本実施形態では、リファレンス情報作成部１７０は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、距離方向の速度成分ｖｘと、合成速度成分ｖｒとをそれぞれ時系列に沿って含むリファレンス情報を作成する。図４（ａ）中、αｘは、破線で示す第１閾値を超過した適切な加振範囲を示している。図４（ｂ）中、βｒは、破線で示す第２閾値未満の適切な加振範囲を示している。なお、破線で示す第１閾値及び第２閾値と、適切な加振範囲αｘ及びβｒとは、任意の付加的事項であり、省略してもよい。リファレンス情報の目的は、超音波プローブ１１０による生体組織に対する圧迫・解放に伴う加振が適切に行われているか否かの情報を提供し、操作者の操作を支援することにある。最も適切な加振状況の場合、距離方向の速度成分ｖｘのみが発生し、合成速度成分ｖｒが発生しない。
【００３９】
表示制御部１８０は、Ｂモード処理部１４０から受けた検波信号、歪み分布演算部１６０から受けた歪み分布情報を、表示に適した走査線信号列に変換（スキャンコンバート）し、リファレンス情報作成部１７０から受けたリファレンス情報とともに表示画像としての超音波診断画像（Ｂモード超音波像、歪み分布画像等）やリファレンス情報内の速度成分ｖｘ，ｖｒを表示する表示画面のビデオ信号を作成する。また、表示制御部１８０は、計算された速度成分を表示させるように表示部１９０を制御する。例えば、表示制御部１８０は、歪み分布画像を表示する領域とは異なる領域に、距離方向の速度成分ｖｘと、合成速度成分ｖｒとを表示するように（ビデオ信号を作成し、このビデオ信号を表示部１９０に送出することにより）、表示部１９０を制御する。また、表示制御部１８０は、速度演算処理部１５０により生成された速度分布情報（組織ドプラ画像）を走査線信号列に変換し、表示画像としての組織ドプラ画像を表示する表示画面のビデオ信号を作成してもよい。
【００４０】
表示部１９０は、表示制御部１８０から受けたビデオ信号に基づいて、Ｂモード超音波像、歪み分布画像及びリファレンス情報（速度成分ｖｘ，ｖｒ又はｖｘ，ｖｙ，ｖｚ）を所定の形態とタイミングで表示する。また、表示部１９０は、ビデオ信号に基づいて、画像上の解剖学的位置を示すためのマーカ（marker）や、カラーコード化された物理量の大きさを示すカラーバーを表示する。また、表示部１９０は、少なくとも歪み分布画像を画面の一部の領域に表示する。
【００４１】
図５に示す例では、画面全体１９１の中に、Ｂモード・歪み分布重畳表示領域１９２、参照用のＢモード表示領域１９３及びリファレンス情報表示領域１９４がある。Ｂモード・歪み分布重畳表示領域１９２の内側には歪み分布表示領域１９２ａがある。Ｂモード・歪み分布重畳表示領域１９２には、Ｂモード画像が表示される。このＢモード画像の関心領域（ＲＯＩ）に重畳して、所定の透過度の歪み分布画像が表示される。この歪み分布画像が表示された領域（ＲＯＩ）を歪み分布表示領域１９２ａと呼ぶ。画面全体１９１は、図５に示した例に限らず、例えば、組織ドプラ画像を表示する組織ドプラ画像表示領域を適宜、含んでもよい。この組織ドプラ画像表示領域は、例えば、歪み分布表示領域１９２ａに置換して設けてもよい。
【００４２】
次に、以上のように構成された超音波診断装置の動作を説明する。
【００４３】
超音波診断装置１００においては、送信部１２０が、超音波プローブ１１０を介して被検体内部を超音波で走査する。
【００４４】
受信部１３０及びＢモード処理部１４０は、当該走査に応じた超音波プローブ１１０の出力に基づいて検波信号を生成する。
【００４５】
受信部１３０、速度演算処理部１５０及び歪み分布演算部１６０は、当該走査に応じた超音波プローブ１１０の出力に基づいて歪み分布情報を発生する。
【００４６】
表示部１９０は、検波信号に基づくＢモード画像をＢモード・歪み分布重畳表示領域１９２及びＢモード表示領域１９３に表示すると共に、歪み分布情報に基づく歪み分布画像を歪み分布表示領域１９２ａに表示する。
【００４７】
一方、リファレンス情報作成部１７０は、超音波プローブ１１０に取り付けられた直交３軸方向に関する速度センサ１１１の出力に基づいて、超音波プローブ１１０の走査に対する距離方向ｘ、方位方向ｙ、及び距離方向と方位方向とに直交する方向ｚの速度成分を計算する。
【００４８】
具体的には、リファレンス情報作成部１７０は、距離方向ｘ、方位方向ｙ及び直交する方向ｚの速度成分ｖｘ，ｖｙ，ｖｚを計算すると共に、方位方向ｙ及び直交する方向ｚの速度成分ｖｙ，ｖｚを合成して合成速度成分ｖｒを計算する。各速度成分ｖｘ，ｖｙ，ｖｚは、速度センサ１１１の出力の１フレーム分の平均値として算出される。各速度成分ｖｘ，ｖｙ，ｖｚを算出する計算は、速度センサ１１１の検出方向を、距離方向ｘ、方位方向ｙ、及び距離方向と方位方向とに垂直な方向ｘに換算する計算を含んでもよい。
【００４９】
次に、リファレンス情報作成部１７０は、図４に示すように、距離方向の速度成分ｖｘ及び合成速度成分ｖｒの経時的な変化を示す波形グラフデータとしてリファレンス情報を作成する。図４に示す波形は時間の経過と共に更新される。更新の仕方は、時間経過と共に波形全体がスクロールするようにしてもよく、現在の時相を表すバーの動きによって波形を書き換えるようにしてもよい。
【００５０】
表示制御部１８０は、速度成分ｖｘ，ｖｒの波形グラフデータを表示するように、表示部１９０を制御する。詳しくは表示制御部１８０は、速度成分ｖｘ，ｖｒの波形グラフデータをリファレンス情報表示領域１９４に表示するように、表示部１９０を制御する。
【００５１】
表示部１９０は、図４に示す如き、速度成分ｖｘ，ｖｒの波形グラフデータをリファレンス情報表示領域１９４に表示する。
【００５２】
波形グラフデータの表示中、操作者は、距離方向の速度成分ｖｘの振幅を観察し、軸方向ｘへの加振が適切に行われていることを確認しつつ、合成速度成分ｖｒの振幅も観察し、合成速度成分ｖｒを小さくするように超音波プローブ１１０を加振操作する。
【００５３】
上述したように本実施形態によれば、超音波プローブ１１０に取り付けられた直交３軸方向に関する速度センサ１１１の出力に基づいて、超音波プローブ１１０の走査に対する距離方向ｘ、方位方向ｙ、及び距離方向と方位方向とに直交する方向ｚの速度成分を計算し、当該計算した速度成分をリファレンス情報表示領域１９４に表示するように、表示部１９０を制御する構成により、３次元方向に移動可能な超音波プローブの加振状況が適切か否かを操作者に示して超音波プローブの操作を支援することができる。
【００５４】
本実施形態のリファレンス情報（速度成分）の表示の仕方は、以下の図６乃至図１０に一例を示すように、任意の形態に変形してもよい。
【００５５】
例えば、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、距離方向の速度成分ｖｘの瞬時値と、合成速度成分ｖｒの瞬時値とをそれぞれ１次元のバーとして表示してもよい。また、前述同様に、破線で示す第１閾値を超過した適切な加振範囲αｘや、破線で示す第２閾値未満の適切な加振範囲βｒは、任意の付加的事項であり、省略してもよい。
【００５６】
また、図７に示すように、合成速度成分ｖｒの代わりに、距離方向以外の速度成分ｖｙ，ｖｚをともに表示してもよい。ここで、距離方向以外の速度成分ｖｙ，ｖｚは、図８に示すように、距離方向の速度成分ｖｘに重ねて色分け表示してもよい。また、図示しないが、図４、図７及び図８に示した速度成分の波形は、それぞれ時間積分して変位の表示に変形してもよい。例えば距離方向の速度成分ｖｘの場合、距離方向ｘに沿った変位は、時間積分∫ｖｘｄｔの結果として得られる。他の速度成分ｖｒ，ｖｙ，ｖｚの表示も同様に、時間積分∫ｖｒｄｔ、∫ｖｙｄｔ、∫ｖｚｄｔの結果として変位の表示に変形できる。
【００５７】
さらに、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、紙面奥行方向に距離方向の速度成分ｖｘの大きさをとり、紙面右方向に合成速度成分ｖｒの大きさをとった円形のシンボルとして表示してもよい。例えば、合成速度成分ｖｒが小さい場合には、図９（ａ）にｖｒ正常時として示すように、各値ｖｘ，ｖｒを示す円形シンボルが重ねて表示される。逆に、合成速度成分ｖｒが大きい場合には、図９（ｂ）にｖｒ異常時として示すように、各速度成分ｖｘ，ｖｒを示す円形シンボルが分離して表示される。なお、距離方向の速度成分ｖｘの円形シンボルは、例えば適切な加振範囲αｘに入った時に色を変えることにより、加振状況に応じて周期的に色が変化するように表示してもよい。
【００５８】
また、図１０に示すように、距離方向の速度成分ｖｘの瞬時値と、距離方向以外の速度成分ｖｙ，ｖｚの瞬時値とをそれぞれ円グラフに表示してもよい。
【００５９】
このように、リファレンス情報の表示の仕方は、任意の形態が適用可能となっている。
【００６０】
また、本実施形態は、図１１に示すように、超音波プローブ１１０が速度センサ１１１及びリファレンス情報作成部１７０を備えた構成に変形してもよい。この場合、超音波診断装置１００の装置本体１０１は、送信部１２０、受信部１３０、Ｂモード処理部１４０、速度演算処理部１５０、歪み分布演算部１６０、表示制御部１８０及び表示部１９０を備えた構成となる。このように変形しても、本実施形態を同様に実施して同様の効果を得ることができる。
【００６１】
また、本実施形態は、超音波プローブ１１０が受信部１３０の一部（例、アンプ回路、又はアンプ回路とビームフォーミング回路）を備えた構成（図示せず）に変形してもよい。このように変形しても、本実施形態を同様に実施して同様の効果を得ることができる。
【００６２】
さらに、本実施形態は、超音波プローブ１１０が、送信部１２０、受信部１３０、Ｂモード処理部１４０、速度演算処理部１５０、歪み分布演算部１６０、リファレンス情報作成部１７０及び表示制御部１８０を備え、図５に示した如き、各領域１９２，１９２ａ，１９３，１９４を表示する画面データを作成し、当該画面データを超音波診断装置の装置本体（この場合はパーソナルコンピュータ等）に転送する構成（図示せず）に変形してもよい。この変形例によれば、本実施形態と同様の効果に加え、超音波診断装置の装置本体を表示部１９０のみに簡素化できるため、超音波診断装置を小型化することができる。
【００６３】
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態に係る超音波診断装置について、前述した図面を参照しながら説明する。
【００６４】
第１の実施形態では、超音波プローブ１１０の各速度成分ｖｘ，ｖｒを表示し、超音波プローブ１１０の加振状況を操作者に知らせている。
【００６５】
これに対し、第２の実施形態は、各速度成分ｖｘ，ｖｒの表示に加え、各速度成分が不適切な加振を示すフレームにおいて、歪み分布画像をＢモード・歪み分布重畳表示領域３１０に表示しない、または最後に適切な加振が行われたフレームを表示し続けるなどの、歪み分布情報の表示を抑制する制御を表示制御部１８０が実行する形態となっている。
【００６６】
これに伴い、リファレンス情報作成部１７０は、前述した機能に加え、計算された距離方向の速度成分ｖｘ及び合成速度成分ｖｒをそれぞれ第１閾値及び第２閾値に比較する比較機能と、距離方向の速度成分ｖｘが第１閾値以下のとき又は合成速度成分ｖｒが第２閾値以上のとき、警告を発生させるための警告情報を作成する警告情報作成機能とをもっている。作成された警告情報は、リファレンス情報作成部１７０から表示制御部１８０に送出される。
【００６７】
ここで、警告情報は、超音波プローブ１１０の移動速度が不適切な場合に、操作者に適正な加振操作を促すための警告（例、画面の非表示／フリーズ、音声／光／表示／振動等）を発生させるための情報である。
【００６８】
これに伴い、表示制御部１８０は、前述した機能に加え、例えば、警告情報に従って歪み分布画像を非表示又は当該警告情報を作成したときの歪み分布画像で静止（フリーズ）させるように表示部１９０を制御する機能をもっている。詳しくは、表示制御部１８０は、歪み分布画像を非表示又はフリーズした表示画面のビデオ信号を作成し、このビデオ信号を表示部１９０に送出することにより、表示部１９０を制御する。
【００６９】
以上のような構成により、例えば、リファレンス情報作成部１７０は、各速度成分ｖｘ，ｖｒの１フレーム分の平均値の絶対値に対し、距離方向の速度成分ｖｘが所定の第１閾値以下であるか、合成速度成分ｖｒが所定の第２閾値以上である場合に不適切なフレームと判定し、不適切なフレームでは歪み分布画像の表示を抑制するための警告情報を作成する。また、リファレンス情報作成部１７０は、この警告情報を表示制御部１８０に送出する。表示制御部１８０は、この警告情報に従って歪み分布画像の表示を抑制するように、表示部１９０を制御する。
【００７０】
表示部１９０は、表示制御部１８０の制御に従い、歪み分布表示領域１９２ａに表示中の歪み分布画像を非表示又はフリーズさせる。
【００７１】
他の各部の動作は、第１の実施形態と同様である。
【００７２】
本実施形態によれば、距離方向の速度成分ｖｘが第１閾値以下のとき又は合成速度成分ｖｒが第２閾値以上のとき、警告情報に従って歪み分布画像を非表示又はフリーズするように表示部１９０を制御する構成により、第１の実施形態の効果に加え、加振状況が不適切な場合に、歪み分布画像を非表示又はフリーズして操作者に警告することができる。この警告により、操作者に対し、誤診や誤動作を招く可能性のある不適切な加振状況を抑制させることができる。
【００７３】
また、本実施形態は、超音波診断装置１００が、警告情報に従って音声、光、表示又は機械的振動により警告を発生する警告発生部（図示せず）を更に備えた構成に変形してもよい。この場合、警告発生部は、音声による警告用のスピーカ、光による警告用の光源、表示による警告用の表示部１９０、又は機械的振動による警告用の振動源として、装置本体１０１又は超音波プローブ１１０に設ければよい。
【００７４】
これにより、例えば、音声による警告の場合、装置本体１０１に設けたスピーカから警報を鳴らす等により、操作者に不適切なフレームである旨の警告を通知する。表示による警告の場合、装置本体１００における表示部画面や操作パネルに警告を表示する。光又は機械的振動による警告の場合、装置本体１０１又は超音波プローブ１１０に設けたＬＥＤ等の光源やバイブレータ等の振動源により、光学的・機械的に警告を通知する。
【００７５】
＜第３の実施形態＞
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り、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、ここでは異なる部分について主に述べる。
【００７６】
第１及び第２の実施形態では、超音波プローブ１１０の走査に対する速度成分ｖｘ，ｖｒを速度センサ１１１のみから得ていた。
【００７７】
これに対し、第３の実施形態は、速度センサ１１１のみから得ていた速度成分ｖｘ，ｖｒに対し、エコー信号から算出される生体組織の変位または速度分布情報を併用することにより、超音波プローブ１１０の加振状況が、生体組織への応力に反映していることを確認できる形態となっている。
【００７８】
具体的には、図６に示す超音波診断装置２００は、図１に示した構成に比べ、装置本体１０１に代えて装置本体２０１を有し、装置本体２０１内に平均速度演算部２１０及び比較部２２０を付加した構成となっている。
【００７９】
なお、超音波プローブ１１０、速度センサ１１１、送信部１２０、受信部１３０、Ｂモード処理部１４０、速度演算処理部１５０、歪み分布演算部１６０、リファレンス情報作成部１７０、表示制御部１８０及び表示部１９０は、第１又は第２の実施形態に述べた機能と同様の機能をもっている。
【００８０】
また、前述した受信部１３０、速度演算処理部１５０及び歪み分布演算部１６０からなる歪み分布画像発生部は、送信部（走査部）１２０による走査に応じた超音波プローブ１１０の出力に基づいて組織ドプラ画像のデータを発生する第１の画像発生部（受信部１３０及び速度演算処理部１５０）と、この組織ドプラ画像のデータに基づいて歪み分布画像のデータを発生する第２の画像発生部（歪み分布演算部１６０）とを有している。
【００８１】
ここで、平均速度演算部２１０は、速度演算処理部１５０からの速度分布情報に基づいて、フレーム毎の組織平均速度を求める。すなわち、平均速度演算部２１０は、組織ドプラ画像のデータに基づいて、被検体内部で移動している組織のフレーム内の平均速度（組織平均速度ともいう）を算出する平均速度算出部を構成している。
【００８２】
比較部２２０は、速度センサ１１１の出力から得られる距離方向の速度成分ｖｘとフレーム内の平均速度とを比較し、両者の差分が所定の値を超えるとき、警告を発生させるための警告情報を作成する。この警告情報は、比較部２２０からリファレンス情報作成部１７０に送出され、リファレンス情報作成部１７０から表示制御部１８０に送出される。但し、警告情報は、リファレンス情報作成部１７０を介さず、比較部２２０から表示制御部１８０に送出されてもよい。
【００８３】
表示制御部１８０は、第２の実施形態と同様に、警告情報に従って歪み分布画像を非表示又はフリーズするように表示部１９０を制御する。なお、超音波診断装置１００は、警告情報に従って音声、光、表示又は機械的振動により警告を発生してもよい。
【００８４】
以上のような構成により、平均速度演算部２１０は、速度演算処理部１５０からの速度分布情報に基づいて、フレーム毎の組織平均速度を求める。
【００８５】
比較部２２０は、フレーム毎の組織平均速度を、速度センサ１１１から得た距離方向ｘの速度成分ｖｘと比較する。超音波プローブ１１０を生体に密着させ、超音波プローブ１１０の軸方向ｘに沿って生体を圧迫・解放すれば、組織平均速度の時間波形と、距離方向ｘの速度成分ｖｘの時間波形とは互いに一致するはずである。
【００８６】
一方、組織平均速度とｖｘに差異がある場合には、超音波プローブ１１０が生体から離れているか、生体への接触が不適切であることを示している。この場合、比較部２２０は、警告情報をリファレンス情報作成部１７０を介して表示制御部１８０に送出する。これにより、表示部１９０は、警告情報に従った表示制御部１８０による制御により、歪み分布画像を非表示又はフリーズするように制御される。
【００８７】
他の各部の動作は、第１又は第２の実施形態と同様である。
【００８８】
上述したように本実施形態によれば、速度センサ１１１から得た距離方向の速度成分と、組織ドプラ画像のデータから算出したフレーム内の平均速度とを比較し、両者の差分が所定の値を超えるとき、警告情報を作成する構成により、第１又は第２の実施形態の効果に加え、超音波プローブ１１０と生体との接触状況が不適切である場合に、歪み分布画像を非表示又はフリーズして操作者に警告することができる。
【００８９】
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、超音波プローブ１１０に取り付けられた直交３軸方向に関する速度センサ１１１の出力に基づいて、超音波プローブ１１０の走査に対する距離方向、方位方向、及び距離方向と方位方向とに直交する方向の速度成分を計算し、当該計算された速度成分を表示させるように表示部１９０を制御する構成により、３次元方向に移動可能な超音波プローブの加振状況が適切か否かを操作者に示して超音波プローブの操作を支援することができる。
【００９０】
なお、各実施形態及びその変形例において、表示制御部１８０は、計算された速度成分が所定の軌跡を示すとき、歪み分布画像の表示を開始するように表示部１９０を制御する構成に変形してもよい。この変形例によれば、例えば、楕円状又は螺旋状の軌跡といった所定の軌跡を描くように超音波プローブ１１０が操作されると、歪み分布画像の表示が開始されるので、より一層、操作者の操作を支援することができる。所定の軌跡を描いたか否かは、速度センサ１１１から得た各速度成分ｖｘ，ｖｙ，ｖｚの変化と、所定の軌跡の基準データとを照合し、両者が所定の範囲で一致するか否かで判定可能である。所定の軌跡の基準データについては、例えば複数の軌跡の基準データを用意しておき、操作者の好みに応じて適宜、軌跡の基準データを選択することにより、設定してもよい。
【００９１】
同様に、各実施形態及びその変形例において、表示制御部１８０は、距離方向の速度成分ｖｘが第１閾値を超過し、且つ合成速度成分ｖｒが閾値未満のとき、歪み分布画像の表示を開始するように表示部１９０を制御する構成に変形してもよい。この変形例によれば、リファレンス情報内の加振状況情報が適切な加振状況を示すように超音波プローブ１１０が操作されると、歪み分布画像の表示が開始されるので、適切な加振状況になったことを操作者に容易に知らせることができる。
【００９２】
なお、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同様に、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】
【００９３】
１００，２００…超音波診断装置、１０１，２０１…装置本体、１１０…超音波プローブ、１１１…速度センサ、１１２…取付治具、１１２ａ…収容部、１１２ｂ…軸、１１２ｃ…挟持部、１１２ｄ…固着部、１１３，１１４…信号線、１２０…送信部、１３０…受信部、１４０…Ｂモード処理部、１５０…速度演算処理部、１６０…歪み分布演算部、１７０…リファレンス情報作成部、１８０…表示制御部、１９０…表示部、２１０…平均速度演算部、２２０…比較部。
【図１】
2013141575.tif 000004
【図２】
2013141575.tif 000005
【図３】
2013141575.tif 000006
【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】
2013141575.tif 000011
【図９】
2013141575.tif 000012
【図１０】
2013141575.tif 000013
【図１１】
2013141575.tif 000014
【図１２】
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