(57)【要約】【課題】超音波プローブの長軸方向の幅よりも広い診断対象の三次元超音波画像を生成し、表示することができる超音波診断装置を提供する。【解決手段】保持部材２１は超音波プローブ１を保持して超音波送受波面を走査補助装置２４の走査表面に対向させる。第１のプローブガイド２２は超音波プローブ１がその短軸方向へ移動できるように保持部材を案内して、その移動位置を検出し、第２のプローブガイド２３は超音波プローブ１がその長軸方向へ移動できるように第１のプローブガイドを案内してその移動位置を検出する。これら２つの検出位置データと、検出位置に対応する被診断部位の超音波断層像のデータとが記憶手段５にされる。データ処理手段３、６は記憶された位置データ及び超音波断層像のデータに基づいて、被診断部位の三次元画像を生成し、表示手段５に表示させる。【選択図】図１
2009039149.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被診断部位の超音波走査を補助する走査補助装置の走査表面に沿って、超音波プローブを直線状に移動させ、直線移動の過程で得られる超音波断層像のデータから三次元超音波画像を生成して表示する超音波診断装置であって、
前記超音波プローブの超音波送受波面を前記走査表面に対向させて前記超音波プローブを保持する保持部材と、
前記走査表面に載置され、前記超音波プローブの短軸方向への移動経路を形成して前記保持部材を案内する案内部と、前記超音波プローブの移動位置を検出する位置検出手段とを有する第１のプローブガイドと、
前記走査表面に載置され、前記超音波プローブの長軸方向への移動経路を形成して前記第１のプローブガイドを案内する案内部と、前記超音波プローブの移動位置を検出する位置検出手段とを有する第２のプローブガイドと、
前記位置検出手段によってそれぞれ検出された前記超音波プローブの短軸方向及び長軸方向の各位置データと、各検出位置に対応する前記超音波断層像のデータとを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された位置データ及び超音波断層像のデータに基づいて、前記被診断部位の三次元画像を生成し、表示手段に表示させるデータ処理手段とを、
備えた超音波診断装置。
【請求項２】
前記位置検出手段が、それぞれ前記案内部に直線状に形成され、両端に電圧を印加することが可能な抵抗膜と、前記超音波プローブの移動に応じて前記抵抗膜に摺動接触する摺動端子とを含み、前記摺動端子に発生した電圧に基づいて前記超音波プローブの移動位置を検出する、請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記保持部材が、前記超音波プローブの長軸方向の両端部にそれぞれ係合され、前記第１のプローブガイドが、少なくとも一対の側壁が互いに平行に形成された箱形の容器であり、前記一対の側壁を前記案内部として前記保持部材を摺動させる、請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記一対の側壁のうち、一方の前記側壁の内面に前記抵抗膜が形成されている、請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記箱形の容器が音響結合用のゲルの充填を可能にしている、請求項３に記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波プローブを直線状に移動させ、直線移動の過程で得られる超音波断層像のデータから三次元超音波画像を生成して表示する超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波プローブを直線状に移動させて三次元超音波画像を生成して表示する場合、超音波走査を補助する走査補助装置を使用することがある。図４は下記の特許文献１に記載された走査補助装置の構成を示す縦断面図である。図４において、走査補助装置９０は、半硬性走査表面９６を有し、水９４で満たされた水袋９２で構成されている。この走査補助装置９０の水袋部分は、胸部外形への適合に応じた要素からなり、走査表面９６と胸部８０との間の良好な音響結合を与える。下に横たわる胸部８０を画像化するとき、半硬性走査表面９６は超音波プローブ１０がｚ方向に動かされる直線経路を形成する。
【０００３】
超音波プローブ１０をｚ方向に動かして得られる超音波断層像のデータから三次元超音波画像を生成する場合、超音波プローブのｚ方向の相対的な位置を知らなければならない。これを実現するために、走査表面９６に載置されるリニア運動検知装置が採用されている。図５はリニア運動検知装置１００の構成を示す斜視図である。図５において、収納部１１０はリニアセンサ（図示せず）を含み、その側方に細長い開口１１２が形成されている。超音波プローブ１０を嵌合させるカラー１１４が、開口１１２を通るロッド部材１１６によって収納部１１０のリニアセンサに結合されている。収納部１１０のリニアセンサは、コネクタ１１８によって、超音波診断装置本体部（図示せず）に接続されるケーブル１１７を介して、カラー１１４に嵌合された超音波プローブの位置を示す信号を超音波診断装置本体部に与える。
【０００４】
収納部１１０は、リニアセンサとして光センサのストリップと、これに対向して配置される一連のＬＥＤなどの光源とを含んでいる。カラー１１４とロッド部材１１６がｚ方向に動くにつれて、ロッド部材１１６は光センサのストリップに沿った位置のＬＥＤと光センサの間の光経路を遮断する。遮断位置を示す示す信号が超音波診断装置本体部に送られる。
【特許文献１】特開平１１−５６８４５号公報（段落００２０〜００２６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の超音波診断装置においては、超音波プローブの長軸方向の幅に相当する三次元画像が得られるだけで、超音波プローブの長軸方向の幅よりも広い対象の三次元画像は得られないという問題があった。
また、従来の超音波診断装置においては、超音波プローブの位置を検知する手段が、光センサとＬＥＤを用いた光源とで構成されているため、多くの光センサとＬＥＤが必要になるという問題もあった。
【０００６】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、超音波プローブの長軸方向の幅よりも広い診断対象の三次元超音波画像を生成し、表示することができる超音波診断装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、超音波プローブの位置検出手段の構成の簡易化を図り得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】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明は、被診断部位の超音波走査を補助する走査補助装置の走査表面に沿って、超音波プローブを直線状に移動させ、直線移動の過程で得られる超音波断層像のデータから三次元超音波画像を生成して表示する超音波診断装置であって、
前記超音波プローブの超音波送受波面を前記走査表面に対向させて前記超音波プローブを保持する保持部材と、
前記走査表面に載置され、前記超音波プローブの短軸方向への移動経路を形成して前記保持部材を案内する案内部と、前記超音波プローブの移動位置を検出する位置検出手段とを有する第１のプローブガイドと、
前記走査表面に載置され、前記超音波プローブの長軸方向への移動経路を形成して前記第１のプローブガイドを案内する案内部と、前記超音波プローブの移動位置を検出する位置検出手段とを有する第２のプローブガイドと、
前記位置検出手段によってそれぞれ検出された前記超音波プローブの短軸方向及び長軸方向の各位置データと、各検出位置に対応する前記超音波断層像のデータとを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された位置データ及び超音波断層像のデータに基づいて、前記被診断部位の三次元画像を生成し、表示手段に表示させるデータ処理手段とを、
備えた超音波診断装置である。
この構成により、超音波プローブをその短軸方向と長軸方向の間の斜め方向に直線状に平行移動させることができるため、超音波プローブの長軸方向の幅よりも広い診断対象の超音波断層画像を収集することができ、これによって、超音波プローブの長軸方向の幅よりも広い診断対象の三次元超音波画像を生成し、表示することができる超音波診断装置が得られる。
【０００８】
また、本発明は、前記位置検出手段が、それぞれ前記案内部に直線状に形成され、両端に電圧を印加することが可能な抵抗膜と、前記超音波プローブの移動に応じて前記抵抗膜に摺動接触する摺動端子とを含み、前記摺動端子に発生した電圧に基づいて前記超音波プローブの移動位置を検出する。
この構成により、多くの光センサとＬＥＤを用いなくても済むため、超音波プローブの位置検出手段の構成の簡易化が図られる。
【０００９】
また、本発明は、前記保持部材が、前記超音波プローブの長軸方向の両端部にそれぞれ係合され、前記第１のプローブガイドが、少なくとも一対の側壁が互いに平行に形成された箱形の容器であり、前記一対の側壁を前記案内部として前記保持部材を摺動させる。
この構成により、超音波プローブを常時、平行移動させることができる。
【００１０】
また、本発明は、前記一対の側壁のうち、一方の前記側壁の内面に前記抵抗膜が形成されている。
この構成により、平坦な壁面に抵抗膜を形成すればよいため、製造工程が単純になる。
【００１１】
また、本発明は、前記箱形の容器が音響結合用のゲルの充填を可能にしている。
この構成により、コンベックスプローブのような曲面を持つ超音波プローブの使用も可能になる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、超音波プローブをその短軸方向と長軸方向の間の斜め方向に直線状に平行移動させることができるため、超音波プローブの長軸方向の幅よりも広い診断対象の超音波断層画像を収集することができ、これによって、超音波プローブの長軸方向の幅よりも広い診断対象の三次元超音波画像を生成し、表示することができる超音波診断装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下本発明を図面に示す好適な実施の形態に基づいて詳細に説明する。図２は本発明に係る超音波診断装置の一実施の形態の全体的な構成を示すブロック図である。図２に示した超音波診断装置は、超音波プローブ１、受信信号処理部２、デジタルスキャンコンバータ３、表示部４、画像データメモリ５、画像処理部６及びプローブガイド７を備えている。これらの構成要素のうち、超音波プローブ１は超音波を送信し、反射波を超音波エコー信号として受信して、超音波エコー信号を受信信号処理部２に加える。受信信号処理部２はこれに加えられた超音波エコー信号に対して増幅、検波などの処理を施す。画像データメモリ５は受信信号処理部２によって信号処理された超音波エコー信号と、後述するプローブガイド７によって検出される超音波プローブ１の位置情報と併せて、連続した複数のエコー情報データ（音響腺データ）として保存する。デジタルスキャンコンバータ３は、受信信号処理部２のエコー信号と画像データメモリ５に記憶された複数のエコー情報データを被診断部位の任意の断面のＢモード超音波断層画像フレームデータとして、表示部４に表示できるようにフォーマットを変換する。画像処理部６は、画像データメモリ５に記憶された複数のエコー情報データ（音響線データ）及び超音波プローブ１の位置情報に基づいて三次元画像データを構築し、画像データメモリ５に再度記憶させる。画像データメモリ５に記憶された三次元画像データは、Ｂモード超音波断層画像フレームデータと同じ方法で、デジタルスキャンコンバータ３でフォーマット変換されて表示部４に表示される。
【００１４】
図１はプローブガイド７の詳細な構成を、関連する要素と併せて示した斜視図である。図１において、超音波プローブ１はアレイ振動子がｘ方向に直線的に並べられたリニアアレイ型もので、ｚ方向（エレベーション方向）に比較してｘ方向（振動子の配列方向）に長い超音波送受波面を有している。一般的に、ｚ方向を短軸方向、ｘ方向を長軸方向と称している。プローブガイド７は短軸方向移動用プローブガイド２２と長軸方向移動用プローブガイド２３とで構成され、これらが被診断部位の超音波走査を補助する装置としての水袋２４の走査表面２５に載置されている。
【００１５】
短軸方向移動用プローブガイド２２はｘ方向に対向する側壁が互いに平行に形成された箱形の容器であり、その外底面が走査表面２５に接触する状態で載置されている。超音波プローブ１は短軸方向移動用プローブガイド２２の内部に、垂直保持部材２１を介して、嵌入される。垂直保持部材２１は超音波プローブ１の超音波送受波面を走査表面２５に対向させるように、走査表面２５に対して軸芯を垂直に保持するものであり、超音波プローブ１の長軸方向の両端部にそれぞれ係合されている。これらの垂直保持部材２１は短軸方向移動用プローブガイド２２のｘ方向の一対の側壁、すなわち直線状の移動経路を形成する案内部に接触し、超音波プローブ１と一緒にｚ方向に移動するように形成されている。また、短軸方向移動用プローブガイド２２のｘ方向の一方の側壁の内面には、超音波プローブ１の短軸方向移動情報を得るために、直線状の抵抗膜３１及び導体膜３２が平行に形成されている。
【００１６】
一方、長軸方向移動用プローブガイド２３はｚ方向に対向する側壁が互いに平行な枠形に形成され、その内部に短軸方向移動用プローブガイド２２が嵌入され、この短軸方向移動用プローブガイド２２をｘ方向に移動させるように構成されている。この場合、ｚ方向における短軸方向移動用プローブガイド２２の一対の側壁が、長軸方向移動用プローブガイド２３のｚ方向の一対の側壁、すなわち直線状の移動経路を形成する案内部に接触しながら移動する。また、長軸方向移動用プローブガイド２３のｚ方向の一方の側壁の内面には、超音波プローブ１の長軸方向移動情報を得るために、短軸方向移動用プローブガイド２２に形成したと同様の抵抗膜及び導体膜が平行に形成されている。
【００１７】
上記のように、水袋２４の走査表面２５に枠形の長軸方向移動用プローブガイド２３を載置し、その内部に箱形の短軸方向移動用プローブガイド２２を嵌め込み、さらに、垂直保持部材２１を介して、超音波プローブ１を短軸方向移動用プローブガイド２２に内部に嵌め込んだ場合、超音波プローブ１をｚ方向とｘ方向の両方に移動させることが可能になり、したがって、超音波プローブ１を斜め方向に直線状に平行移動させることが可能になる。
【００１８】
ここで、超音波プローブ１の超音波送受波面にはゲルなどの音響結合剤が塗布され、この音響結合剤を介して、超音波の送受波をすることになる。もし、超音波プローブ１がコンベックスプローブのように超音波送受波面が曲面のプローブを使用する場合には容器の内側にゲルを装入し、曲面部分にゲルを充填して音響結合を図ればよい。
【００１９】
次に、短軸方向移動用プローブガイド２２及び長軸方向移動用プローブガイド２３にそれぞれ形成した抵抗膜３１及び導体膜３２を用いて、超音波プローブ１の位置情報の取得について、図３を参照して以下に説明する。短軸方向移動用プローブガイド２２に形成された抵抗膜３１の両端が一対の端子３４（図は一方のみを示している）を介して超音波診断装置本体部４０に接続され、導体膜３２の一端が端子３５を介して超音波診断装置本体部４０に接続されている。超音波診断装置本体部４０は抵抗膜３１の両端に電圧Ｖを印加する。垂直保持部材２１には摺動端子３３が装着され、この摺動端子３３は抵抗膜３１及び導体膜３２の両方に接触しながら、図面の左右方向に移動する。
【００２０】
ここで、短軸方向移動用プローブガイド２２の全長（抵抗膜３１及び導体膜３２の全長にほぼ等しい）をＬ、抵抗膜３１の抵抗率をｋ、断面積をＳ、抵抗膜３１の両端に印加される電圧をＶ、電圧ＶのＧＮＤ側を原点として、摺動端子３３までの距離をｘ、距離ｘだけ離れた点の電圧をＶｘ、抵抗値をＲｘとすれば、次式の関係が成立する。
Ｖｘ＝Ｒｘ・Ｉ＝Ｒｘ・（Ｖ／Ｒ）
ここで、Ｒ＝ｋ・（Ｌ／Ｓ）であるからＲｘ＝ｋ・（ｘ／Ｓ）
Ｖｘ＝ｋ・（ｘ／Ｓ）・[Ｖ／｛ｋ・（Ｌ／Ｓ）｝]
＝（ｘ／Ｌ）・Ｖ
ｘ＝Ｌ（Ｖｘ／Ｖ）                            （１）
（１）式中、Ｌ、Ｖはともに既知の値であるから、Ｖｘを測定することによりｘが求められる。また、Ｖｘはアナログ値であるから、Ｖｘをデジタル化する。この場合、Ａ／Ｄ変換器の分解能を高めることにより連続的な値が得られる。
【００２１】
アナログ値の電圧Ｖｘは、摺動端子３３、導体膜３２及び端子３５を介して超音波診断装置本体部４０に取り込まれ、さらにデジタル化されて短軸方向位置情報として三次元画像処理を行う画像処理部６に送られ、三次元画像構築のパラメータとして使用される。なお、長軸方向移動用プローブガイド２３にも上述したと同様の抵抗膜、導体膜及び摺動端子が設けられ、この摺動端子を短軸方向移動用プローブガイド２２がｘ方向に移動させることにより、超音波プローブ１の移動位置に応じた電圧が超音波診断装置本体部４０に取り込まれる。この電圧はさらにデジタル化されて長軸方向位置情報として三次元画像処理を行う画像処理部６に送られ、三次元画像構築のパラメータとして使用される。
【００２２】
以上の説明によって明らかなように、本実施の形態によれば、超音波プローブの短軸方向及び長軸方向のそれぞれの位置情報を取り出すことができ、超音波プローブの長軸方向の幅よりも広い診断対象の超音波断層画像のデータを収集し、その三次元画像を構築し、表示することができる。
【００２３】
なお、上記の実施の形態では、超音波プローブ１の長軸方向の両端を垂直保持部材２１で保持し、箱形に形成された短軸方向移動用プローブガイド２２の内部で垂直保持部材２１をｚ方向に摺動させ、さらに枠形に形成された長軸方向移動用プローブガイド２３の内側で短軸方向移動用プローブガイド２２をｘ方向に摺動させることにより、超音波プローブ１を斜め方向への平行移動を可能にしているが、原理的には超音波プローブ１の短軸方向の両端を垂直保持部材２１で保持し、箱形に形成された長軸方向移動用プローブガイド（図示せず）の内部で垂直保持部材をｘ方向に摺動させ、さらに枠形に形成された短軸方向移動用プローブガイド（図示せず）の内側で長軸方向移動用プローブガイドをｚ方向に摺動させるようにしても、超音波プローブ１を斜め方向へ平行移動させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明に係る超音波診断装置は、超音波プローブを直線状に平行移動しながら求めた超音波断層像を用いて超音波プローブの長軸方向の幅よりも広範囲の超音波断層像のデータを収集し、その三次元画像を構築し、表示することができるので、超音波診断などの医療分野に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る超音波診断装置の一実施の形態のプローブガイドの詳細な構成を、関連する要素と併せて示した斜視図
【図２】本発明に係る超音波診断装置の一実施の形態の全体的な構成を示すブロック図
【図３】本発明の一実施の形態を構成するプローブガイドの抵抗膜及び導体膜を用いて、超音波プローブの移動位置情報を取得する説明図
【図４】従来の超音波診断装置の走査補助装置の構成を示す縦断面図
【図５】従来の超音波診断装置のリニア運動検知装置の構成を示す斜視図
【符号の説明】
【００２６】
１  超音波プローブ
２  受信信号処理部
３  デジタルスキャンコンバータ（データ処理手段）
４  表示部
５  画像データメモリ
６  画像処理部（データ処理手段）
７  プローブガイド
２１  垂直保持部材
２２  短軸方向移動用プローブガイド（第１のプローブガイド）
２３  長軸方向移動用プローブガイド（第２のプローブガイド）
２４  水袋（走査補助装置）
２５  走査表面
３１  抵抗膜
３２  導体膜
３３  摺動端子
３４、３５  端子
４０  超音波診断装置本体部
【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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