(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の内部に配置されるラジアルスキャンタイプの第１のプローブと、
前記被検体の外部に配置される３次元スキャンタイプの２次元アレイ振動子を有する第２のプローブと、
前記第１のプローブを介して前記被検体内部を第１超音波ビームにより走査し、前記被検体内部の第１の超音波画像データを取得するように構成された第１送受信ユニットと、
前記第２のプローブを介して前記被検体内部を第２超音波ビームにより走査し、前記被検体内部の第２の超音波画像データを取得するように構成された第２送受信ユニットと、
前記第２のプローブに対する前記第１のプローブの相対的な位置を検出するように構成された位置検出ユニットと、
前記検出された位置に基づいて、前記第２の超音波画像データと前記第１の超音波画像データの合成画像データを生成するように構成された画像合成ユニットと、
前記合成画像データに基づいて画像を表示する表示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】
被検体の内部に配置される第１のプローブと、
前記被検体の外部に配置される第２のプローブと、
前記第１のプローブを介して前記被検体内部を第１超音波ビームにより走査し、前記被検体内部の第１の超音波画像データを取得するように構成された第１送受信ユニットと、
前記第２のプローブを介して前記被検体内の３次元領域を第２超音波ビームで走査し、前記被検体内部の第２の超音波画像データをボリュームデータとして取得する第２送受信ユニットと、
前記第２のプローブに対する前記第１のプローブの相対的な位置を検出するように構成された位置検出ユニットと、
前記検出された位置に基づいて、前記第２の超音波画像データと前記第１の超音波画像データの合成画像データを生成するように構成された画像合成ユニットと、
前記合成画像データに基づいて画像を表示する表示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３】
前記画像合成ユニットは、前記ボリュームデータから前記第１プローブの位置に応じた断面の断層画像データを生成し、この断層画像データを前記第１超音波画像データに合成することを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項４】
被検体の内部に配置される第１のプローブと、
前記被検体の外部に配置される第２のプローブと、
前記第１のプローブを介して前記被検体内部を第１超音波ビームにより走査し、前記被検体内部の第１の超音波画像データを取得するように構成された第１送受信ユニットと、
前記第２のプローブを介して前記被検体内部を第２超音波ビームにより走査し、前記被検体内部の第２の超音波画像データを取得するように構成された第２送受信ユニットと、
前記第２のプローブに対する前記第１のプローブの相対的な位置を検出するように構成された位置検出ユニットと、
前記第２の超音波画像データに対して前記第１の超音波画像データを前記検出された位置に基づいて位置整合してはめ込んで、前記第２の超音波画像データと前記第１の超音波画像データの合成画像データを生成するように構成された画像合成ユニットと、
前記合成画像データに基づいて画像を表示する表示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５】
被検体の内部に配置される第１のプローブと、
前記被検体の外部に配置される第２のプローブと、
前記第１のプローブを介して前記被検体内部を第１超音波ビームにより走査し、前記被検体内部の第１の超音波画像データを取得するように構成された第１送受信ユニットと、
前記第２のプローブを介して前記被検体内部を第２超音波ビームにより走査し、前記被検体内部の第２の超音波画像データを取得するように構成された第２送受信ユニットと、
前記第２のプローブに対する前記第１のプローブの相対的な位置を検出するように構成された位置検出ユニットと、
前記検出された位置に基づいて、前記第２の超音波画像データと前記第１の超音波画像データの合成画像データを生成するように構成された画像合成ユニットと、
前記合成画像データに基づいて画像を表示する表示部と、
前記第２のプローブを介して前記被検体内部の血流に関するボリュームデータを取得するように構成されたユニットと、
前記ボリュームデータから血流に関する３次元画像データを生成するように構成されたユニットとを具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
前記位置検出ユニットは、前記第１のプローブに装備される無指向性振動子と、前記無指向性振動子から送信され、前記第２のプローブで受信された受信信号に基づいて前記第１のプローブの位置を計算する位置計算ユニットとを有することを特徴とする請求項１、２、４、５のいずれか一項記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記位置計算ユニットは、前記第１のプローブの位置の変化に基づいて前記第１のプローブの進行方向を計算することを特徴とする請求項６の超音波診断装置。
【請求項８】
前記無指向性振動子から送信される無指向性超音波の中心周波数は、前記第２のプローブから送信される第２超音波ビームの中心周波数と実質的に同一であることを特徴とする請求項６記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記表示部は、前記合成された超音波画像データとともに、前記３次元画像データを表示することを特徴とする請求項５の超音波診断装置。
【請求項１０】
前記３次元画像データとともに前記第１のプローブの位置を表すマーカーが表示されることを特徴とする請求項９の超音波診断装置。
【請求項１１】
被検体の体内に挿入される体内プローブと、
前記被検体の体表に当てられる体外プローブと、
前記体内プローブを介して前記体内プローブの周囲を第１超音波ビームでラジアルに走査し、ラジアル断層画像データを取得するように構成されたユニットと、
前記体外プローブを介して前記被検体内部の３次元領域を第２超音波ビームで走査し、ボリュームデータを取得するように構成されたユニットと、
前記ボリュームデータから前記体内プローブの位置に応じた断面の断層画像データを生成し、この断層画像データを前記ラジアル断層画像データに合成するように構成された画像合成ユニットと、
前記合成により得られた画像データを表示するように構成された表示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１２】
前記画像合成ユニットは、前記ボリュームデータから円環形状の断面に関する断層画像データを生成することを特徴とする請求項１１記載の超音波診断装置。
【請求項１３】
前記画像合成ユニットは、前記ボリュームデータから円形状の断面に関する断層画像データを生成することを特徴とする請求項１１記載の超音波診断装置。
【請求項１４】
前記体外プローブに対する前記体内プローブの相対的な位置を検出するように構成された位置検出ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項１１記載の超音波診断装置。
【請求項１５】
前記位置検出ユニットは、前記体内プローブに装備される無指向性振動子と、前記無指向性振動子から送信され、前記体外プローブで受信された受信信号に基づいて前記体内プローブの位置を計算するユニットとを有することを特徴とする請求項１４記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、血管や胆管などの体腔に挿入可能なプローブを装備した超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、患者の血管および胆管等の体腔内に直接、体内プローブを挿入し、病変や狭窄、管壁への癌の浸潤度を診断し、術式計画や術後の治療効果判定を行なったり、ＴＡＥ（経カテーテル動脈塞栓術）やＰＴＣＡ（経皮的冠動脈拡張術）、ＰＴＣＲ（経皮的冠動脈内血栓溶解術）等の治療が試みられている。このため、術者はカテーテルや体内プローブの侵入位置を把握し、先端部が診断部位あるいは治療部位に到達することを確認する必要がある。
【０００３】
そこで、従来は、Ｘ線透視装置を用いて体内のカテーテルや体内プローブ侵入部位を撮影し、術者はモニタに映し出されたＸ線画像を見ながら、カテーテルや体内プローブの先端位置をモニタリングしていた。しかし、Ｘ線透視によるモニタリングでは、患者はもちろんのこと、術者もＸ線被爆を受けることは避けがたい。
【０００４】
このため、Ｘ線透視装置に代わり、超音波診断装置を用いてカテーテルや体内プローブの先端位置を確認する方法が提案されている。超音波診断装置は体外プローブを用いて体表から体内に向けて超音波ビームを放射し、音響インピーダンスの差のある部位で反射したエコー信号を受信し、これを再構成して画像化するものである。しかしながら、カテーテルや体内プローブの表面は滑らかで、生体内では一般に屈曲している。このため、体表から入射した超音波ビームはカテーテルや体内プローブの表面で正反射するために、体表プローブに戻らないことが多く、位置を検出して画像化することは非常に困難であった。そこで、カテーテルや体内プローブの先端にトランスジューサを設置し、体外プローブから送信された超音波ビームを受信することで位置情報を得る方法が特開平４−１２９５４３号公報等で提案されている。
【０００５】
一方、従来の超音波診断装置は、一般的に１次元アレイ超音波トランスジューサから超音波ビームを送信することで１つの面内を走査し、断層画像を再構成、表示するシステムとなっている。このため、近年、超音波ビームの送受信部であるプローブを移動させながら診断画像を収集し、３次元情報を得る試みが盛んに行われており、超音波診断装置における３次元画像の表示は新たな診断の可能性を期待されている。実際には、腹部用のコンベックスプローブやリニアアレイプローブを手動または機械的に移動させたり、電子セクタプローブを回転させる機構を持った経食道用マルチプレーンプローブを用いるなどして研究が進められている。しかし、前記手法を用いて３次元情報を得ること自体に従来の断層像走査に比べてかなりの時間を要するため、心臓などの動きの早い対象の場合は動きの情報が捉えられないこと、動きが心臓ほど速くない腹部にしてもプローブの固定が十分に一定でない場合は、画像が大きく歪むことになる。
【０００６】
そこで２次元のフェイズドアレイ超音波トランスデューサを有し、超音波ビームを立体的に走査できる機能を持つ超音波プローブを備え、３次元のボリューム像を当該フレームで走査し、表示できる３次元超音波診断装置の開発が研究途上にある。
【０００７】
従来、体内プローブを用いる血管内超音波装置（ＩＶＵＳ）／体腔内超音波装置（ＩＤＵＳ）／超音波内視鏡（ＥＵＳ）の画像は分解能を重視していたが、ペネトレーション（視野深度）不足で、血管や体腔の壁を十分に奥深くまで観察することはできなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、体内プローブを用いた超音波診断装置のペネトレーション不足の問題を解決することを目的としている。
【０００９】
本発明の超音波診断装置は、被検体の内部に配置されるラジアルスキャンタイプの第１のプローブと、前記被検体の外部に配置される３次元スキャンタイプの２次元アレイ振動子を有する第２のプローブと、前記第１のプローブを介して前記被検体内部を第１超音波ビームにより走査し、前記被検体内部の第１の超音波画像データを取得するように構成された第１送受信ユニットと、前記第２のプローブを介して前記被検体内部を第２超音波ビームにより走査し、前記被検体内部の第２の超音波画像データを取得するように構成された第２送受信ユニットと、前記第２のプローブに対する前記第１のプローブの相対的な位置を検出するように構成された位置検出ユニットと、前記検出された位置に基づいて、前記第２の超音波画像データと前記第１の超音波画像データの合成画像データを生成するように構成された画像合成ユニットと、前記合成画像データに基づいて画像を表示する表示部とを具備する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
体内プローブとしては、ＩＶＵＳ（Intravascular Ultrasound）に用いる血管用の超音波カテーテル、ＩＤＵＳ（Intraductal Ultrasound）に用いる胆管、膵管等の体腔内管用の超音波体内プローブ、経食道検査に用いる超音波内視鏡等がある。以下、血管用の超音波カテーテル及び体腔内管用の超音波体内プローブを含めて体内プローブと呼ぶものとし、主に体内プローブを例として説明する。
【００１１】
体内プローブは、高周波化して分解能を向上させることと引き換えに、ペネトレーション（視野深度）を犠牲にしている。従って、体内プローブの視野は非常に狭い。体内プローブのペネトレーション不足は、体表に配置した体外プローブを介して取得した体内の組織形態情報により補われる。
【００１２】
図１には、本発明の第１実施形態に係る体内プローブ型超音波診断装置の構成を示している。本装置は、体内プローブ型超音波診断装置の基本機能の部分、つまり体内プローブの先端内部に配置した二次元イメージング用の微小トランスジューサ（マイクロトランスジューサ）２６を介してその周囲をラジアル（円形）にスキャンして円形の組織形態画像（以下単にラジアル画像という）を取得するためのラジアル２次元スキャニング部分の他に、体内プローブの先端の位置を検出するためのナビゲーション部分（位置検出ユニット）と、体外用リアルタイム３次元超音波映像化部分と、画像合成部分とを特徴的に装備している。
【００１３】
（ラジアル２次元スキャニング部分）
体内プローブ（第１の超音波プローブ）２２の先端付近、具体的にはナビゲーション用のトランスデューサ２３から所定距離だけ後方に、２次元イメージング用の微小なトランスジューサ２６が配置されている。ラジアル２次元スキャニング部分は、このトランスジューサ２６を典型的には機械的に軸回転させながら、トランスジューサ２６を介して送受信部２７でその周囲を走査することによって組織形態を表すラジアルの２次元画像を得るためのユニットである。なお、ラジアル２次元スキャニングのための超音波の中心周波数は、比較的高い分解能を獲得するために、２０乃至５０ＭＨｚの帯域の中から選択される。体外プローブ（第２の超音波プローブ）による３次元スキャニングのための超音波の中心周波数は、比較的深いペネトレーションを獲得するために、１〜１０ＭＨｚの帯域の中から選択される。この中心周波数の相違は、３次元スキャニングを、ラジアル２次元スキャニングと同時に実行することを可能としている。
【００１４】
駆動信号（高周波電圧信号）によるトランスジューサ２６の機械的な振動により発生した超音波は、被検体内部を伝搬し、その途中にある音響インピーダンスの不連続面で反射し、エコーとしてトランスジューサ２６に返ってくる。このエコーは、トランスジューサ２６を機械的に振動する。これにより発生した微弱な電気信号は、送受信２７のプリアンプで増幅され、ディジタル化され、そしてデジタルレシーバ２８にて直交検波を受け、さらにエコープロセッサ２９により包絡線検波を受ける。それにより発生した超音波ベクタデータは、２次元スキャンコンバータ３０にて円形のピクセルデータに変換された後、ビデオインタフェース１９に送られる。
【００１５】
（ナビゲーション部分）
ナビゲーション部分は、体内プローブ２２の先端位置を検出するために装備される。図２に示すように、体内プローブ２２の先端には、ナビゲーション用のトランスデューサ２３が配置されている。送信部２４は、リアルタイムコントローラ２１が発生するナビゲーション・パルス発生信号に同期して、ナビゲーション超音波発生源２３に駆動信号を印加する。それによりナビゲーション超音波発生源２３から無指向性超音波パルスが発生する。なお、この無指向性超音波パルスの中心周波数は、この無指向性超音波パルスを体外プローブ１１で高感度に検出することができるように、体外プローブ１１の超音波と同じ又は近似的な周波数に設定されている。
【００１６】
図２には、体内プローブ２２の内部構造を示している。体内プローブ２２の先端内部には、円錐形の反射体４２が後ろ向きに配置される。この反射体４２に正対する向きで、トランスデューサ４１が配置される。トランスデューサ４１から発生された超音波は、円錐形の反射体４２で四方八方に反射する。
【００１７】
この無指向性超音波パルスは、被検体内部を伝搬し、体外プローブ１１により受信される。ポジションディテクター２５は、その受信信号に基づいて、ナビゲーション超音波発生源２３の位置、つまり体内プローブ２２の先端位置を推定する。もちろんこの位置は、体外プローブ１１に対する相対的な体内プローブ２２の先端位置であり、体外プローブ１１に固有の座標系、例えば体外プローブ１１の中心を原点としたＸＹＺ座標系で表現される。
【００１８】
典型的な位置推定方法には、ＧＰＳ方式と、エネルギー最大パルス検出方式とがある。本実施形態ではそのいずれを採用してもよいし、両者を採用し、それらを選択的に使用するようにしてもよいし、両方式を併用してそれらの２つの結果（推定位置）から最終的な位置を決定するようにしてもよい。
【００１９】
ａ）ＧＰＳ方式
体外プローブ１１のアレイ面内の離散的な３点、つまり離散的な３つのトランスジューサ又は隣接する所定数のトランスジューサを１つのグループとして離散的な３グループで受信したナビゲーション超音波パルスの３つの受信信号の強度比に基づいて、三角測量により体外プローブ１１の中心点からみたナビゲーション超音波発生源２３の位置を推定する。原理的には、１回の受信により位置推定が可能であるが、Ｓ／Ｎが悪い場合には、送受信及び位置推定を数回繰り返し、その複数の推定位置の重心位置を最終的な位置として決定するようにしてもよい。
【００２０】
ｂ）エネルギー最大パルス検出方式
体外プローブ１１で受信したナビゲーション超音波パルスをディジタルビームフォーマ１４で多方向に関してビームフォーミングし、そして、ポジションディテクター２５でその中の最大エネルギー（最大波高）が得られたビーム上の点の位置を抽出する。つまり、ボリューム全体をスキャニングして得られた最大エネルギー点が、ナビゲーション超音波パルスの発生源、すなわちナビゲーション超音波発生源２３の位置である。この方式は、先のＧＰＳ方式に比べて、高いＳ／Ｎを達成するが、ビームフォーミング処理を多方向にわたって繰り返し実行するため、推定に長時間が必要である。
【００２１】
（体外用リアルタイム３次元超音波映像化部分）
リアルタイム３次元体外プローブ１１は、被検体内部に挿入される体内プローブ２２とは異なり、図３に示すように、被検体の体表に当接されるタイプのプローブであり、被検体内部の３次元（３Ｄ）の領域を超音波ビームで高速に走査（スキャン）するために、２次元状に配列された複数のトランスジューサを備えている。この体外プローブ１１には送信時には送信部１２が接続され、受信時には受信部１３が接続される。送信部１２には、複数のトランスジューサにそれぞれ接続された複数のパルサと送信遅延回路とパルス発生器とが設けられている。パルサは、パルス発生器から一定の周期で発生され、そして送信遅延回路で超音波のビーム化及び指向性付与のために遅延されたパルス信号をトリガとして、トランスジューサに駆動信号（高周波の電圧信号）を印加する。なお、この超音波の中心周波数としては、比較的深いペネトレーションを獲得するために、例えば１〜１０ＭＨｚの帯域の中のいずれかの周波数、好ましくは２．５ＭＨｚ又はその付近の周波数が選択され、それに応じてトランスジューサの圧電素子の厚さが設計されている。
【００２２】
駆動信号を印加されたトランスジューサの機械的な振動により発生した超音波は、被検体内部を伝搬し、その途中にある音響インピーダンスの不連続面で反射し、エコーとしてプローブ１１に返ってくる。このエコーは、プローブ１１のトランスジューサを機械的に振動する。これにより発生した微弱な電気信号は、受信部１３のプリアンプで増幅され、ディジタル化され、そしてディジタルビームフォーマ１４で整相加算処理にかけられる。これにより指向性を持つ受信信号が生成される。これら送信部１２及び受信部１３は、図４に示すように、リアルタイムコントローラ２１の制御のもとで送信及び受信の指向性を送受信ごとに変化させて上記被検体内部の３次元領域を超音波ビームで走査する。実際の検査では、この３次元の走査範囲内に体内プローブ２２の先端付近が含まれるように、体外プローブ１１の位置が調整される。
【００２３】
受信部１３により生成された受信信号は、ディジタルレシーバ１５にて直交検波を受け、さらにエコープロセッサ１６に供給される。エコープロセッサ１６は、受信信号を包絡線検波して組織形態を表すデータを発生する。また、エコープロセッサ１６は、ＭＴＩフィルタリング、自己相関処理を経て受信信号から血流データを発生する。血流データは、血流の移動にかかる速度、パワーの情報である。組織形態を表すデータ及び血流データは、３Ｄスキャンコンバータ１７にて３次元領域のボリュームデータに変換され、３Ｄプロセッサ１８に供給される。
【００２４】
ラジアルスキャン面セレクタ３１は、ポジションディクター２５により検出されたナビゲーション超音波発生源２３の位置及びその位置の時間的な変位により特定される体内プローブ２２の軸方向、すなわち体内プローブ２２のの進行方向に基づいて、ラジアルスキャン面の中心位置及び方向を計算し、その位置及び方向のデータを３Ｄプロセッサ１８に出力する。ラジアルスキャン面の中心位置は、ポジションディクター２５により検出されたナビゲーション超音波発生源２３の位置から、進行方向と逆向きの方向に所定距離、つまりナビゲーション超音波発生源２３とトランスジューサ２６との物理的な距離だけ離れた位置である。又、ラジアルスキャン面は、ナビゲーション超音波発生源２３の位置から進行方向に対して直交する面とする。
【００２５】
３Ｄプロセッサ１８は、ボリュームデータから、ラジアルスキャン面の位置及び方向に応じた典型的には円環状の断面に関する画像データ（断面変換画像データという）を再構成する。この再構成された画像データは、ビデオインタフェース１９に送られ、ラジアル画像データと１フレームに合成され、ディスプレイ２０に表示される。
【００２６】
また、エコープロセッサ１６で生成された血流データは、３Ｄプロセッサ１８でボリューム・レンダリング、サーフェースレンダリングなどの手法により、血流３次元画像データに変換される。３Ｄプロセッサ１８は、この血流３次元画像データに対して、ナビゲーション超音波発生源２３の位置を表すマーカを、検出された位置に応じて付加する。
【００２７】
（画像合成部分）
上述したように、ビデオインタフェース１９は、２Ｄスキャンコンバータ３０からのラジアル画像データと、３Ｄプロセッサ１８からのラジアルスキャン面と同じ断面上の組織形態を表す円環状の画像データ（断面変換画像データ）とを合成して、３Ｄプロセッサ１８からの血流３次元画像データとともに図５に示す表示画面を構成する。
【００２８】
表示画面の例えば左側領域には、血流３次元画像が表示される。この血流３次元画像には、体外プローブ１１を介して取得したラジアルスキャン面の断面変換画像データ、ラジアルスキャン面を表す円形のマーカ及び体内プローブ２２のナビ発生源２３の位置を表すマーカが合成される。
【００２９】
また、表示画面の例えば右側領域には、体内プローブ２２の２次元イメージング用トランスジューサ２６を介して得られた組織形態を表すラジアル画像が表示される。このラジアル画像には、そのペネトレーション不足を補うために、３Ｄプロセッサ１８で再構成された断面変換画像データが合成される。これにより体外プローブ１１による超音波画像に体内プローブ２２による超音波画像がはめ込まれた画像が得られる。
【００３０】
このラジアル画像に合成される断面変換画像としては、図６（ａ）に示すように、体内プローブ２２のラジアルスキャン面の外周に接する円環状の範囲であってもよいし、図６（ｂ）に示すように、体内プローブ２２のラジアルスキャン面を含むそれと同心円の範囲であってもよい。いずれを選択するかは、操作者の任意である。
【００３１】
このように体内プローブ２２のラジアル画像に、その周囲の画像を体外プローブ１１を介して取得した形態画像（断面変換画像）を合成することにより、体内プローブ２２のペネトレーション不足を補って、血管壁の奥深くまで十分に見ることができる。
【００３２】
図７は本実施形態における体外プローブ１１での３次元ボリュームスキャニングと、体内プローブ２２の発生源２３の位置（カテーテルの先端位置）を検出するためにトランスジューサ２３から無指向性超音波を送信し、それを体外プローブ１１で受信するポジショニング・スキャニングとのシーケンスを示している。上述したようにこれら動作では同じ周波数帯域の超音波を使っているために、両動作を時分割で行う必要がある。ここでは、ボリューム・スキャニングを所定回数例えば８回繰り返すごとに、ポジショニング・スキャニングを１回実施する。
【００３３】
図８は、ポジションディテクター２５による体内プローブ２２のトランスジューサ２３の位置（カテーテルの先端位置）の位置検出に関する説明図である。体外用リアルタイム３次元超音波プローブ１１の中心位置をＸ、Ｙ軸の原点（０，０）にとる。Ｎ１は、時刻ｔ１におけるカテーテルの先端に取り付けられたナビゲーション超音波発生源２３の位置で（ｘ１，ｙ１）、Ｐ１はそのときのカテーテル中央部に取り付けられたラジアルスキャン・トランスデューサ２６の位置である。ナビゲーション超音波発生源２３とラジアルスキャン・トランスデューサ２６との間の固定的な距離をＬとする。また、、時刻ｔ１からポジショニング・スキャニングの周期の時間経過後の時刻ｔ２におけるナビゲーション超音波発生源２３の位置をＮ２（ｘ２，ｙ２）、ラジアルスキャン・トランスデューサ２６の位置をＰ２とする。従って、カテーテルは、Ｎ１からＮ２（Ｐ１からＰ２）に向かって進行している。これらＮ１とＮ２（Ｐ１とＰ２）を結ぶ線をＤとして、Ｄに垂直な線Ｅ１はカテーテルのラジアルスキャン・トランスデューサ２６で得られる画像の断面（ラジアルスキャン面）が含まれる面に相当する。同様にある時刻後の断面がＥ２である。
【００３４】
そこで、体外用リアルタイム３次元プローブ１１で収集したボリュームデータから、断面Ｅ１，Ｅ２上にある情報を引き出す必要があり、この断面の位置及び方向は図１のラジアルスキャン面セレクタ３１にて演算される。その演算結果又はその演算結果が表す当該断面上のボリュームデータがビデオインタフェース１９に送られる。
【００３５】
以下に、演算の方法の一例を示す。
直線Ｄの傾き：（ｙ２−ｙ１）／（ｘ２−ｘ１）
直線Ｅ１，Ｅ２の傾きはＤと直角なので：（ｘ２−ｘ１）／（ｙ２−ｙ１）
直線Ｅ２の式を
【数１】
0004095332.tif 000002
とおくと、直線Ｅ２は、点Ｐ２を通るので、Ｐ２の座標は、
【数２】
0004095332.tif 000003
で与えられる。
【００３６】
また、
【数３】
0004095332.tif 000004
よって、直線Ｅ２の式は、
【数４】
0004095332.tif 000005
となる。この関係式からＥ２上の位置データを読み出すことができる。
【００３７】
本実施形態によれば、上述したように、体内プローブ２２のラジアル画像に、その周囲の画像を体外プローブ１１を介して取得した３次元ボリュームから切り出して合成することにより、体内プローブ２２のペネトレーション不足を補って、血管壁の奥深くまで十分に見ることができる。
【００３８】
（第２実施形態）
第２実施形態は、体内プローブ２２で収集したラジアル画像から円筒状の３次元ボリュームデータを生成すると共に、この円筒状の領域の外周に体外用リアルタイム３次元プローブ１１により収集したデータを合成するものである。体内プローブ２２によるデータと体外プローブ１１によるデータを合成することにより、大領域の円筒状の３次元ボリュームデータを生成することができる。
【００３９】
図９には、その構成例を示し、図１０には、表示例を示す。３Ｄプロセッサ３２は、３次元ボリュームメモリを有しており、２Ｄスキャンコンバータ２９及び３Ｄプロセッサ１８から出力されたデータをこの３次元ボリュームメモリに書き込むことにより円筒状の３次元データボリュームを生成する。
【００４０】
具体的には、２Ｄスキャンコンバータ２９はラジアル画像を、ラジアルスキャン面セレクタ３１は断面の位置情報を３Ｄプロセッサへ送る。又、３Ｄプロセッサ１８は、体外プローブ１１により得た３次元ボリュームデータから前記断面のデータを切り出して、３Ｄプロセッサ３２に送る。３Ｄプロセッサ３２は、３次元ボリュームメモリの前記断面位置に対応するアドレスにラジアル画像のデータを書き込む。この時、ラジアル画像の外周部分に３Ｄプロセッサ１８から送られてきたデータを書き込む。これにより、ラジアル画像の外周に体外プローブ１１によるデータが合成された円形のデータが３次元ボリュームメモリに書き込まれる。
【００４１】
この動作を、２Ｄスキャンコンバータ２９から順次出力される各フレームに対して行う。これにより、前述の合成した円形データが順次対応する断面の位置に書き込まれ、これにより円筒状の超音波画像の３次元ボリュームデータが生成される。
【００４２】
３Ｄプロセッサ３２は、ボリュームレンダリング、サーフェースレンダリング等の処理を用い、前記円筒状の３次元ボリュームデータから表示用の３次元画像を求める。この際、円筒状の３次元ボリュームデータの任意の一部を切り欠いて、円筒内部の状態を観察できるようにすることが望ましい。
【００４３】
この表示用画像は、３Ｄプロセッサ３２からビデオインタフェース１９に送られ、３Ｄプロセッサ１８で生成された体外プローブ由来の表面画像データと合成される。
【００４４】
図１０は、この時ディスプレイモニタ２０に表示される画像の例である。表示画面の例えば左側領域には、体外プローブ１１により取得したデータに基づいて生成したラジアルスキャン面に対応する形態断面画像、血流３次元画像、、ラジアルスキャン面を表す円形のマーカ及び体内プローブ２２のナビ発生源２３の位置を表すマーカを合成した画像が表示される。
【００４５】
また、表示画面の例えば右側領域には、体内プローブ２２の２次元イメージング用トランスジューサ２６により取得した組織形態を表す円筒状の３次元ラジアル画像データと、その外周に体外プローブ１１で取得した円筒状の３次元形態画像データが合成された画像が表示されている。この円筒状の３次元形態画像データの一部を切り欠いた３次元画像が表示される。
【００４６】
これにより、体内プローブ２２による分解能の良い３次元画像データを得ることにより組織の状況を良好に観察できる。体内プローブ２２のペネトレーション不足を体外プローブ１１のデータで補って広範囲の３次元画像データを生成することにより組織の位置関係を良好に把握することができる。又、この３次元画像データの任意の部分を切り欠いた状態の３次元画像を表示できるので、この切り欠き部を変更することにより、血管内部の観察したい部分を良好に観察することができる。
【００４７】
このように体内プローブ由来の画像に、体外プローブ由来の画像を３次元上で合成して表示するようにしても良い。
【００４８】
（変形例）
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されてもよい。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、体内プローブを用いた超音波診断装置のペネトレーション不足の問題を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る体内プローブ型超音波診断装置の構成を示すブロック図。
【図２】図１の体内プローブの内部構造図。
【図３】図１の体内プローブと体外プローブとの使用例を示す模式図。
【図４】図１の体外プローブの走査領域を示す図。
【図５】図１のディスプレイの表示例を示す図。
【図６】（ａ）は本実施形態において、ラジアル画像と、ボリュームデータから切り出した画像との第１の合成方法を示す図、（ｂ）は、本実施形態において、ラジアル画像と、ボリュームデータから切り出した画像との第２の合成方法を示す図。
【図７】本実施形態において、３Ｄボリュームスキャンとポジショニングスキャンとのシーケンスを示す図。
【図８】図１のポジションディテクターによる体外プローブに対する体内プローブの相対的な位置及び方向の演算方法の説明図。
【図９】本発明の実施形態に係る体内プローブ型超音波診断装置の他の構成例を示すブロック図。
【図１０】図９の構成例に対応するディスプレイの表示例を示す図。
【符号の説明】
１１…体外プローブ、
１２…送信部、
１３…受信部、
１４…ディジタルビームフォーマ、
１５…ディジタルレシーバ、
１６…エコープロセッサ、
１７…３Ｄスキャンコンバータ、
１８…３Ｄプロセッサ、
１９…ビデオインタフェース、
２０…ディスプレイ、
２１…リアルタイムコントローラ、
２２…体内プローブ、
２３…ナビゲーション用のトランスデューサ、
２４…送信部、
２５…ポジションディクター、
２６…二次元イメージング用の微小トランスジューサ、
２７…送受信部、
２８…デジタルレシーバ、
２９…エコープロセッサ、
３０…２次元スキャンコンバータ、
３１…ラジアルスキャン面セレクタ。
【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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