(57)【要約】【課題】治療対象部位への体内観察用超音波が通るパス上に障害物がある状況においても、該当部位を観察可能にする。【解決手段】２次元超音波プローブ２は、治療用超音波が通るパスを観察することができるようアプリケータ１の中心に固定され一体化されている。これに対して、２次元超音波プローブ３は、アプリケータ１とは別体で構成されており、２次元超音波プローブ２が観察することができない部分を観察することができるよう自由に動かすことができるようになされている。【選択図】図２
2009125383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
治療用超音波を発生する超音波発生手段と、被検体を観察用超音波で走査して得られる受信信号を取得する第１の取得手段と、前記第１の取得手段により取得された前記受信信号に基づいて第１の超音波画像を生成する生成手段と、前記生成手段により生成された前記第１の超音波画像を表示する表示手段とを有する超音波治療診断装置において、
前記被検体を観察用超音波で走査して得られる受信信号を取得する第２の取得手段を備え、
前記第１の取得手段は、前記超音波発生手段と一体で構成され、
前記第２の取得手段は、前記超音波発生手段とは別体で構成される
ことを特徴とする超音波治療診断装置。
【請求項２】
前記生成手段は、前記第２の取得手段により取得された前記受信信号に基づいて第２の超音波画像を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波治療診断装置。
【請求項３】
前記生成手段により生成された第１および第２の超音波画像を合成する合成手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波治療診断装置。
【請求項４】
前記合成手段は、前記第１および第２の超音波画像を、相互相関解析を用いて合成する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の超音波治療診断装置。
【請求項５】
前記第１の取得手段と前記第２の取得手段の間の空間的相対位置情報を検出する位置検出手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の超音波治療診断装置。
【請求項６】
前記合成手段は、前記第１および第２の超音波画像を、前記位置検出手段により検出された前記空間的相対位置情報を用いて合成する
ことを特徴とする請求項５に記載の超音波治療診断装置。
【請求項７】
前記第１および第２の取得手段は、２次元アレイプローブまたはメカニカル３Ｄプローブである
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波治療診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波治療診断装置に関し、特に、治療用超音波を発生する手段と一体化された観察用超音波発生手段から発生される観察用超音波のパス上に障害物がある状況においても障害物の影響を受けることなく治療対象部位を観察できる超音波治療診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、国内の３大疾患（癌、心疾患、脳血管疾患）の中で、唯一癌疾患による死亡率が伸びており、診断のみならず治療への社会的な要請が強い。この癌疾患のなかで肝癌の死亡者数（2004年）は全体の約10％の約18,000人を占めており、残念ながら増加の傾向にある。また、５年生存率（1993-1996年）では膵癌の５％についで肝癌は17％と全癌の中で２番目に低値で予後が悪く、特に早期発見・早期治療のニーズが極めて高い。
【０００３】
この肝癌の診断に関しては、近年、超音波画像診断装置、MRI（Magnetic Resonance Imaging）、およびCT（Computed Topography）などの医用画像診断モダリティの技術進歩により早期の段階で見つけられるようになってきている。
【０００４】
すなわち、超音波画像診断装置では反射信号の２次高調波成分を利用したハーモニックイメージング法や微小気泡を用いたコントラストハーモニックイメージング法、それらに更に３次元撮像法を組み合わせた造影3D超音波撮像法が確立してきている。CTでは、例えば造影剤を用いたダイナミックスキャンによる高速回転ヘリカルスキャンと１６列や６４列などの多列検出器との組み合わせシステムによる３次元撮像法が確立してきている。MRIでは、例えば傾斜磁場・高周波磁場系・RF（Radio-Frequency）コイル系の性能向上に伴う高速撮像法の性能アップによる息止め下の３次元撮像法が確立してきている。これらにより、従来の２次元撮像に比べて格段に診断能が向上してきている。
【０００５】
一方、肝癌の治療としては、１．肝動脈内抗ガン剤注入療法、２．肝動脈塞栓療法あるいは肝動脈内抗ガン剤注入療法と肝動脈塞栓療法の組み合わせ、３．低侵襲治療法、４．開腹外科手術の４種類の治療法が施行されている。この中で最も多く施行されているのは、他の方法に比べて手技が簡単で患者への負担も少ない低侵襲治療法である。この低侵襲治療法は、経皮的穿刺法と体外焼灼治療法に二分される。前者はPEIT（経皮的エタノール注入法：Percutaneous Ethanol Injection Technique）やマイクロ波穿刺焼灼法があり、従来から超音波診断装置によるリアルタイム撮像下でその穿刺針をモニタして行われてきた。
【０００６】
最近では、焼灼治療法の一つとしてRFA（ラジオ波焼灼法：Radio-Frequency Ablation）が脚光を浴び始め、既に年間20,000例の臨床適用が図られている。しかしながら、経皮的穿刺法は穿刺に伴う合併症や癌細胞の播種などのリスクがあることが問題となりつつある。
【０００７】
一方、体外焼灼治療法であるHIFU（強力エネルギー集束超音波法：High Intensity Focused Ultrasound、集束超音波法（Focused Ultrasound：FUS）とも呼ばれる）は、強力超音波を体表から腫瘍細胞に集束して高温に加熱し熱変性壊死させる治療技術であり、穿刺を伴わないため、穿刺に伴う合併症や癌細胞の播種などのリスクは無い。
【０００８】
ところが、HIFUは、超音波を用いていることから骨による減衰のため、特に肋骨直下の肝癌への適用ができないという基本的な問題がある。また、腫瘍の内部においては、正常組織に比べて血管が多く存在するので、このような部分に瞬間的に強力なエネルギーを照射し加熱すると、組織が脱落を起こして大出血を起こしてしまうリスクがある。これらの理由により、臨床適用は、骨の影響が無く、出血時の処置が肝臓に比べて比較的施行しやすい乳癌や子宮筋腫などの部位に限られていた。
【０００９】
しかし一方では、近年のエネルギー照射制御技術の進歩により、強力超音波の照射位置を容易に移動することで、所望の領域に対して一様な超音波照射と良質なモニタ用超音波画像の観察をすることができる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また肋骨直下の肝癌への適用が可能であることが報告されはじめており、肝癌に適用するための臨床試験が現在進行中である。
【００１０】
現在のHIFUでは、図１２に示すように、治療用超音波を照射するアプリケータ１と、観察用超音波を照射する２次元超音波プローブ２が一体化されているものが主流である。このタイプは、画像内に治療用超音波の焦点Ｏが必ず含まれるようにセットアップされているため、患者Ｐの患部Ｚの状況や治療用超音波が通るパスを観察しつつ焼灼することができる。
【特許文献１】特開２００４−１１３４４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、アプリケータ１は治療中に動かすことができないため、アプリケータ１と一体になっている２次元超音波プローブ２も動かすことができない。例えば、図１３に示す２次元超音波プローブ２で走査（スキャン）され得られた超音波画像のように、２次元超音波プローブ２から患部Ｚまでの体内観察用超音波が通るパスに骨などの障害物による影Ｘが存在すると、２次元超音波プローブ２を移動させて障害物を避けるという操作ができず、患部Ｚの観察がし難くなり、治療状況の把握が難しくなるという問題があった。
【００１２】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、治療用超音波を発生する手段と一体化された観察用超音波発生手段から発生される観察用超音波のパス上に障害物がある状況においても障害物の影響を受けることなく治療対象部位を観察することができる超音波治療診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の実施の形態に係る特徴は、治療用超音波を発生する超音波発生手段と、被検体を観察用超音波で走査して得られる受信信号を取得する第１の取得手段と、第１の取得手段により取得された受信信号に基づいて第１の超音波画像を生成する生成手段と、生成手段により生成された第１の超音波画像を表示する表示手段とを有する超音波治療診断装置において、被検体を観察用超音波で走査して得られる受信信号を取得する第２の取得手段を備え、第１の取得手段は、超音波発生手段と一体で構成され、第２の取得手段は、超音波発生手段とは別体で構成される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、治療用超音波発生装置に固定されたプローブのみでは確認しにくい、障害物の陰などに隠れた治療対象部位の観察が可能になり、より正確に治療対象部位の治療を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明を適用した超音波治療診断装置の概略を説明する図である。
【００１７】
アプリケータ１は、治療用超音波を使って腫瘍等の患部Ｚにエネルギーを投入し、これによる熱等による変性を用いて治療を行うものである。体内観察用の２次元超音波プローブ２および３は、患者Ｐの内部を超音波でスキャンするものである。この２次元超音波プローブ２は、治療用超音波が通るパスを観察することができるようアプリケータ１の中心に固定され一体化されている。これに対して、２次元超音波プローブ３は、アプリケータ１とは別体で構成され、２次元超音波プローブ２が観察することができない部分（例えば、骨などの障害物があることにより患部Ｚが影になる部分）を観察することができるように、操作者が自由に動かすことができるようになされている。２次元超音波プローブ２および３は、例えば、２次元アレイプローブやメカニカル３Ｄプローブなどで構成されている。
【００１８】
図２は、本発明を適用した超音波治療診断装置の構成例を示す図である。図２に示すように、超音波治療診断装置は、アプリケータ１、ピエゾ素子群１ａ、カップリング液１ｂ、カップリング膜１ｃ、システムコントローラ４ａ、コンソール４ｂ、ポインティングデバイス４ｃ、メモリ４ｄ、シグナルジェネレータ４ｅ、RF（Radio Frequency）アンプ４ｆ、インピーダンスマッチング回路４ｇ、およびメカニカルアーム４ｈを有する治療用超音波発生装置４、２次元超音波プローブ２および３を有するリアルタイム３次元超音波画像診断装置（以下、超音波画像診断装置と称する）１０により構成されている。
【００１９】
アプリケータ１は、強力な治療用超音波を発生するピエゾ素子群１ａ、このピエゾ素子群１ａから発生した治療用超音波を患者Ｐに導くカップリング液１ｂ、および、このカップリング液１ｂを収容するカップリング膜１ｃから構成されている。
【００２０】
ピエゾ素子群１ａは、治療用強力超音波を照射する複数のピエゾ素子からなり、各位置から発生した治療用超音波が一点に収束するように凹状に設けられている。この収束点を焦点Ｏと称する。カップリング液１ｂは、ピエゾ素子群１ａが凹状に設けられることにより焦点Ｏに収束された治療用超音波を患者Ｐに導く。カップリング膜１ｃは、カップリング液１ｂを収容する。
【００２１】
２次元超音波プローブ２および３は、患者Ｐの体表面にその先端面を接触させて観察用超音波を照射するとともに患部Ｚからの反射波を受信する。２次元超音波プローブ２および３は複数個（Ｎ個）の圧電振動子を有しており、それらは先端面に２次元的に配列される。この圧電振動子は電気音響変換素子であり、送波時には電気パルス（超音波駆動信号）を超音波パルス（送信超音波）に変換し、また受波時には患部Ｚからの超音波反射波（受信超音波）を電気信号（超音波受信信号）に変換する機能を有している。超音波の送受波は、２つのプローブで同時に行ってもよいし、あるいは、時分割に交互に行ってもよい。
【００２２】
２次元超音波プローブ２は、治療用超音波発生装置４のアプリケータ１と一体化され、アプリケータ１から発生された治療用超音波が通るパスを観察することができるようになされている。一方、２次元超音波プローブ３は、アプリケータ１とは別体に構成され、２次元超音波プローブ２が観察することができない部分（例えば、骨などの障害物Ｙがあることにより患部Ｚが影になる部分）を観察することができるようになされている。
【００２３】
システムコントローラ４ａは、例えばCPU（Central Processing Unit）、ROM（Read Only Memory）、RAM（Random Access Memory）などからなり、入力デバイスとしてのコンソール４ｂやポインティングデバイス４ｃからの入力信号に基づいて、ROMに記憶されている制御プログラムを読み出して実行することにより各部の制御を行う。またシステムコントローラ４ａは、各種の入力情報をメモリ４ｄに記憶する。さらにシステムコントローラ４ａは、アプリケータ１の焦点位置情報を取得し、超音波画像診断装置１０に出力する。システムコントローラ４ａは、この焦点位置情報に基づいて超音波画像診断装置１０で生成された焦点位置制御情報を超音波画像診断装置１０から取得し、アプリケータ１の焦点位置を制御する。
【００２４】
コンソール４ｂとポインティングデバイス４ｃは、操作者の操作の内容を表わす信号をシステムコントローラ４ａに出力する。メモリ４ｄは、例えば、半導体メモリなどで構成され、システムコントローラ４ａから供給された各種情報を記憶する。
【００２５】
シグナルジェネレータ４ｅは、システムコントローラ４ａの制御に基づいて起動し、ピエゾ素子群１ａの共振周波数に等価な基本周波数の駆動信号を発生し、発生した駆動信号をRFアンプ４ｆに出力する。RFアンプ４ｆは、シグナルジェネレータ４ｅから供給された駆動信号を増幅し、増幅された駆動信号をインピーダンスマッチング回路４ｇに出力する。インピーダンスマッチング回路４ｇは、RFアンプ４ｆから供給された駆動信号のインピーダンスマッチングを行い、マッチングした駆動信号をピエゾ素子群１ａに出力する。メカニカルアーム４ｈは、システムコントローラ４ａの制御に基づいて駆動し、アプリケータ１を患者Ｐの体表に載せる。
【００２６】
超音波画像診断装置１０は、２次元超音波プローブ２で受信された反射波に基づいて、診断に用いる生体内の超音波画像を再構成するとともに、２次元超音波プローブ３で受信された反射波に基づいて、診断に用いる生体内の超音波画像を再構成する。超音波画像診断装置１０は、再構成した２つの超音波画像を合成し、表示する。
【００２７】
ここで、基本的な治療手技について説明する。患部Ｚの治療時には、まず患者Ｐを寝台（図示せず）に乗せて所定位置に固定する。そしてメカニカルアーム４ｈを操作してアプリケータ１を患者Ｐの体表に載せて、カップリング膜１ｃを図示しない超音波ゼリー等を使用して皮膚に密着させる。
【００２８】
このような準備が整ったら、システムコントローラ４ａは、シグナルジェネレータ４ｅを起動し、ピエゾ素子群１ａの共振周波数に等価な基本周波数の駆動信号を発生させる。その駆動信号は、RFアンプ４ｆにて増幅された後、インピーダンスマッチング回路４ｇを介してピエゾ素子群１ａに投入される。これにより、治療用超音波が患部Ｚに照射される。
【００２９】
超音波画像診断装置１０は、体内観察用の２次元超音波プローブ２および３を駆動して、焦点Ｏを含む患部Ｚの周辺領域を超音波でスキャンさせる。そして、超音波画像診断装置１０は、このスキャンにより得られた反射信号に基づいて、２次元のＢモード画像、３次元のＢモード画像、あるいはドプラ画像を再構成し、治療対象領域とその周辺の形態情報を超音波画像として取り込む。
【００３０】
図３は、図２の超音波画像診断装置１０の構成例を示すブロック図である。この超音波画像診断装置１０は、患者Ｐに対して超音波の送受波を行う２次元超音波プローブ２および３、２次元超音波プローブ２および３に対して超音波駆動信号の送信と反射信号の受信を行う送受信部２０、送受信部２０によって得られた受信信号を処理してＢモード画像データ、ドプラ画像データ等の画像データを生成するデータ生成部３０、データ生成部３０から出力された画像データから２次元あるいは３次元の画像データの生成などを行う画像データ処理部４０、画像データ処理部４０において生成された画像データに基づく画像を表示する表示部５０、各ユニットを統括して制御するシステム制御部６０、患者Ｐから生体信号を検出する生体信号計測部７０、および各種コマンド信号を入力する操作部８０を備えている。
【００３１】
送受信部２０は、２次元超音波プローブ２および３から送信超音波を発生させるための超音波駆動信号を生成する送信部２１、および２次元超音波プローブ２および３の圧電振動子から得られる複数チャンネル（Ｎチャンネル）の超音波受信信号に対して整相加算を行う受信部２２を備えている。
【００３２】
送信部２１は、患者Ｐに放射する超音波パルスの繰り返し周期を決定するレートパルスを発生する。送信部２１は、送信において所定の深さに超音波を集束するための集束用遅延時間、および所定の走査方向（θ１乃至θｋ）に超音波を送波するための偏向用遅延時間とをレートパルスに与える。送信部２１は、集束用遅延時間と偏向用遅延時間をレートパルスに与えた後、２次元超音波プローブ２および３に内蔵されたＮ個以内の圧電振動子を駆動し、患者Ｐに対して送信超音波を放射するための超音波駆動パルスを生成して２次元超音波プローブ２および３に出力する。
【００３３】
受信部２２は、２次元超音波プローブ２および３から出力された微小な超音波受信振動を増幅して十分なＳ／Ｎ（Signal to Noise）を確保する。受信部２２は、所定の深さからの受信超音波を集束して細い受信ビーム幅を得るための集束用遅延時間、および３次元の走査ボリュームに超音波の受信指向性を設定するための偏向用遅延時間を超音波受信信号に与える。受信部２２は、集束用遅延時間と偏向用遅延時間とを超音波受信信号に与えた後、圧電振動子からのＮチャンネルの超音波受信信号を整相加算して１つにまとめてデータ生成部３０に出力する。
【００３４】
データ生成部３０は、受信部２２から出力された超音波受信信号からＢモード画像データを生成するＢモードデータ生成部３１、および超音波受信信号からカラードプラ画像データを生成するドプラデータ生成部３２を備えている。
【００３５】
Ｂモードデータ生成部３１は、受信部２２から出力された整相加算後の信号に対して包絡線検波を行った後、対数変換する。Ｂモードデータ生成部３１は、対数変換した信号をデジタルデータに変換してＢモード画像データの生成を行い、生成されたＢモード画像データを画像データ処理部４０に出力する。
【００３６】
ドプラデータ生成部３２は、受信部２２から出力された整相加算後の信号に対してドプラ偏移周波数を検出してデジタルデータに変換する。ドプラデータ生成部３２は、ドプラデータから血流情報のみを抽出し、抽出されたドプラデータに対して自己相関処理を行う。ドプラデータ生成部３２は、この自己相関処理結果に基づいて血流の平均流速値や分散値などを算出してドプラ画像データの生成を行い、生成されたドプラ画像データを画像データ処理部４０に出力する。
【００３７】
画像データ処理部４０は、データ生成部３０のＢモードデータ生成部３１およびドプラデータ生成部３２から出力された画像データを順次保存する画像データ記憶部４１、画像データ記憶部４１に保存された画像データを読み出して２次元あるいは３次元の画像データを生成する画像データ生成部４２、画像データ生成部４２から出力された２つの画像データを合成するデータ合成部４３を備えている。
【００３８】
画像データ記憶部４１には、データ生成部３０から出力されるＢモード画像データやドプラ画像データなどの画像データに、システム制御部６０から供給される画像データに対する超音波走査情報、超音波走査に同期した生体信号計測部７０からの生体信号、および画像データのフレーム情報などが付加されて順次記憶される。
【００３９】
画像データ生成部４２は、画像データ記憶部４１に記憶された画像データを読み出し、この読み出した画像データから２次元または３次元の画像データを生成する。生成に際しては、走査変換前のデータ（RAWデータ）を用いて直接画像データを生成するか、または走査変換を用いて画像データを生成しても良い。これらの画像データは、データ合成部４３に出力される。
【００４０】
データ合成部４３は、画像データ生成部４２から出力された２つの画像データ（２次元超音波プローブ２でスキャンされ得られた画像データ、および２次元超音波プローブ３でスキャンされ得られた画像データ）を合成して表示部５０に出力する。
【００４１】
表示部５０は、変換回路やモニタなどを備え、画像データ処理部４０のデータ合成部４３から出力された画像データを内部の変換回路のD/A（Digital to Analog）変換とテレビフォーマット変換により映像信号に変換して表示する。
【００４２】
システム制御部６０は、図示しないCPUや記憶回路を備え、操作部８０から供給される各種の入力情報が記憶回路に保存される。CPUは、これらの情報に基づいて送受信部２０、データ生成部３０、画像データ処理部４０、表示部５０等の各ユニットの制御やシステム全体の制御を行う。システム制御部６０は、治療用超音波発生装置４のシステムコントローラ４ａから供給された焦点位置情報に基づいて焦点位置制御情報を生成し、治療用超音波発生装置４のシステムコントローラ４ａに出力する。
【００４３】
生体信号計測部７０は、患者Ｐの生体信号を検出するセンサ７１、および、センサ７１から出力された検出信号をデジタルデータに変換して生体情報を作成する信号処理部７２を備えている。
【００４４】
センサ７１は、患者Ｐの生体信号を検出し、検出信号を信号処理部７２に出力する。センサ７１には、心電波形（ECG：Electrocardiogram）信号対応、脳波対応、心音対応、血圧波形対応、呼吸波形対応、インピーダンス波形対応等があり、ここでは特に呼吸波形対応の呼吸センサを用いることとする。
【００４５】
信号処理部７２は、センサ７１から出力された検出信号をデジタルデータに変換し、生体情報を作成する。この作成された生体情報は、システム制御部６０に出力される。
【００４６】
操作部８０は、操作パネル上に各種スイッチ、キーボード、トラックボール、マウス等の入力デバイスとタッチコマンドスクリーンなどを備え、患者ＰのＩＤ、氏名等の患者情報の入力、画像データ生成モード（例えば、Ｂモード画像データやドプラ画像データ）などの撮影条件や補助画像生成用フレーム数（２以上の正数）等の設定操作、検査開始操作や検査終了操作、フリーズ操作等の操作入力が上記入力デバイスとタッチコマンドスクリーンなどを用いて行われる。
【００４７】
次に、図４のフローチャートを参照して、超音波画像診断装置１０が実行する画像合成処理について説明する。この処理は、術者により患者Ｐの治療を行うための準備がなされた後、操作部８０から治療開始が指示されることによって開始される。
【００４８】
ステップＳ１−１において、２次元超音波プローブ２は、超音波画像診断装置１０の制御に従って、電気パルスを超音波パルスに変換して超音波を送波し、患部Ｚからの反射波を受波して電気信号に変換する。ステップＳ１−２において、２次元超音波プローブ３は、ステップＳ１−１の処理と同様にして、電気パルスを超音波パルスに変換して超音波を送波し、患部Ｚからの反射波を受波して電気信号に変換する。送受信部２０の受信部２２は、２次元超音波プローブ２および３から出力された超音波受信信号に対して集束用遅延時間と偏向用遅延時間とを与えた後、圧電振動子からのＮチャンネルの超音波受信信号を整相加算して１つにまとめる。このようにして、２次元超音波プローブ２および３を用いた患部Ｚの撮像が行われる。
【００４９】
ステップＳ２−１において、データ生成部３０は、ステップＳ１−１の処理で整相加算された信号からＢモード画像データおよびカラードプラ画像データを生成する。画像データ処理部４０の画像データ生成部４２は、生成されたＢモード画像データおよびカラードプラ画像データに基づいて２次元または３次元の画像データを生成する。
【００５０】
ステップＳ２−２において、データ生成部３０は、ステップＳ２−１の処理と同様にして、ステップＳ１−２の処理で整相加算された信号からＢモード画像データおよびカラードプラ画像データを生成する。画像データ処理部４０の画像データ生成部４２は、生成されたＢモード画像データおよびカラードプラ画像データに基づいて２次元または３次元の画像データを生成する。
【００５１】
ステップＳ３において、データ合成部４３は、ステップＳ２−１およびステップＳ２−２の処理で生成された２次元または３次元の画像データを合成する。この画像データの合成処理は、図５を参照して後述する。ステップＳ４において、表示部５０は、ステップＳ３の処理で合成された画像データに基づく画像を表示する。ステップＳ５において、システム制御部６０は、操作部８０からの入力信号に基づいて、治療終了であるか否かを判定し、また治療終了ではないと判定した場合、ステップＳ１−１とステップＳ１−２に戻り、上述した処理を繰り返し実行する。そして、ステップＳ５において、治療終了であると判定された場合、図４に示す画像合成処理は終了される。
【００５２】
図５は、図４のステップＳ３の画像データ合成処理の詳細を説明するフローチャートである。
【００５３】
ステップＳ３−１において、データ合成部４３は、３次元空間内で２次元超音波プローブ２と２次元超音波プローブ３の画像の相対位置を算出する。ここで、相対位置の算出方法について、相互相関解析を用いた第１の方法、位置センサを用いた第２の方法について順に説明する。
【００５４】
まず、相互相関解析を用いた第１の方法について説明する。データ合成部４３は、２次元超音波プローブ２でスキャンされ得られた画像（以下、画像Ａと称する）と２次元超音波プローブ３でスキャンされ得られた画像（以下、画像Ｂと称する）を相互相関解析によって重ね合わせる。合成のための計算量を軽減させるために、２次元超音波プローブ２と２次元超音波プローブ３の位置関係を予め推測する。
【００５５】
図６は、２次元超音波プローブ２と２次元超音波プローブ３の位置関係を示す図である。２次元超音波プローブ３は、肋弓下走査であり、２次元超音波プローブ２および３で同一の関心領域を観察することから、２次元超音波プローブ２の軸Ａと２次元超音波プローブ３の軸Ｂのなす角度、および軸Ａと軸Ｂの距離は所定の値より大きくなることはないと考えられる。そこで例えば、軸Ａと軸Ｂのなす角度は９０度以下、軸Ａと軸Ｂの距離は１０ｃｍ以下と限定することができる（なお、数値はあくまでも例である）。
【００５６】
また、軸Ｂを中心として２次元超音波プローブ３がどの程度回転しているかということについては、操作者が２次元超音波プローブ２に対する２次元超音波プローブ３の向きをおおよそ指定することで回転範囲を限定させることができる。例えば、図７に示すように、マークをつけた面（図中、斜線が付された面）を同じ方向に向けるように指示することや、治具を使用して機械的に方向を限定する方法が考えられる。これらの方法から、ある程度先見的に初期位置合わせの位置情報を得ることができ、合成のための計算量を軽減させることができる。
【００５７】
次に、位置センサを用いた第２の方法について説明する。検査を開始する前準備として、２次元超音波プローブ２と２次元超音波プローブ３の空間的相対位置を検出できる位置センサをそれぞれのプローブに固定する。位置センサには、例えば、光学位置センサ、磁気位置センサなどがある。
【００５８】
図８は、２次元超音波プローブ２および３に固定した位置センサの位置関係を示す図である。図８の例の場合、２次元超音波プローブ２と３にそれぞれ受信部１０２と１０３が固定され、送信部１０１は別に設けられている。この送信部１０１は、受信部１０２と１０３への情報送信に支障がない場所であれば設置場所は特に問わない。
【００５９】
送信部１０１は、所定周波数の交流磁界を空間に発生する。受信部１０２は、送信部１０１が発生する交流磁界の起電力を計測することにより、送信部１０１から２次元超音波プローブ２までの位置情報を検出する。受信部１０３は、送信部１０１が発生する交流磁界の起電力を計測することにより、送信部１０１から２次元超音波プローブ３までの位置情報を検出する。相対位置算出部１０４は、送信部１０１の位置情報、受信部１０２で検出された位置情報、および受信部１０３で検出された位置情報に基づいて、２次元超音波プローブ２と３の空間的相対位置を算出する。
【００６０】
図９は、２次元超音波プローブ２および３に固定した位置センサの他の例の位置関係を示す図である。図９の例の場合、２次元超音波プローブ２に送信部１０１が固定され、２次元超音波プローブ３に受信部１０３が固定されている。送信部１０１は、所定周波数の交流磁界を空間に発生する。受信部１０３は、送信部１０１が発生する交流磁界の起電力を計測することにより、送信部１０１から２次元超音波プローブ３までの位置情報を検出する。相対位置算出部１０４は、送信部１０１の位置情報、および受信部１０３で検出された位置情報に基づいて、２次元超音波プローブ２と３の空間的相対位置を算出する。
【００６１】
なお、図８および図９に示した位置センサの位置関係は、センサの形態を限定するものではないが、受信部はいずれかの超音波プローブ２および３に固定されている必要がある。
【００６２】
図５の説明に戻る。ステップＳ３−２において、データ合成部４３は、ステップＳ３−１の処理で算出された２次元超音波プローブ２と３の相対位置に基づいて、２次元超音波プローブ２と３でそれぞれ受波され画像データ生成部４２で生成された２つの画像を重ね合わせる。例えば図１０に示すように、２次元超音波プローブ２でスキャンされ得られた画像Ａと２次元超音波プローブ３でスキャンされ得られた画像Ｂが重ねられる。
【００６３】
これにより、アプリケータ１に固定された２次元超音波プローブ２のみでは、骨などの障害物による影Ｘがあり観察できない部分があるが、アプリケータ１とは別体に構成され、患部Ｚを自由な位置から観察することができる２次元超音波プローブ３を設けることにより、容易に観察することが可能になる。また、良質な観察画像を得ることができるため、より正確に患部Ｚの治療を行うことができる。
【００６４】
なお、ステップＳ３−１の処理は、画像を取得するごとに連続して行ってもよいし、あるいは、所定の間隔を空けて行ってもよい。例えば、画像を１０枚表示するごとに２次元超音波プローブ２と３の画像の相対位置を算出するようにしてもよい。
【００６５】
この例では、２次元超音波プローブ２と３の制御、データ取得およびデータ処理を共通のシステムで行っているが、図３のデータ合成部４３および表示部５０以外の構成については、プローブごとに分かれたシステムを適用することもできる。
【００６６】
（第２の実施の形態）
次に、図１１を参照して、本発明における第２の実施の形態について説明する。なお、第２の実施の形態において、上述の第１の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付してあり、重複する説明は省略する。
【００６７】
図１１は、各プローブごとに超音波画像診断装置１０ａおよび超音波画像診断装置１０ｂ設け、プローブごとに制御可能にした実施例を示したものである。
【００６８】
超音波画像診断装置１０ａは、２次元超音波プローブ２に対して超音波駆動信号の送信と反射信号の受信を行う送受信部２０ａ、送受信部２０ａによって得られた受信信号を処理してＢモード画像データ、ドプラ画像データ等の画像データを生成するデータ生成部３０ａ、データ生成部３０ａから出力された画像データを一時記憶する画像データ記憶部４１ａ、記憶された画像データを読み出して２次元あるいは３次元の画像データを生成する画像データ生成部４２ａ、画像データ生成部４２ａと画像データ生成部４２ｂから出力された２つの画像データを合成するデータ合成部４３ａ、データ合成部４３ａにおいて生成された画像データに基づく画像を表示する表示部５０ａ、各ユニットを統括して制御するシステム制御部６０ａ、患者Ｐから生体信号を検出する生体信号計測部７０ａ、および各種コマンド信号を入力する操作部８０ａを備えている。
【００６９】
超音波画像診断装置１０ｂは、超音波画像診断装置１０ａと基本的に同様の構成を有しているが、データ合成部４３ａと表示部５０ａが設けられていない。このような構成にすることで、超音波画像診断装置１０ａにおいて２次元超音波プローブ２の反射波に基づいて再構成された超音波画像と、超音波画像診断装置１０ｂにおいて２次元超音波プローブ３の反射波に基づいて再構成された超音波画像が、超音波画像診断装置１０ａのデータ合成部４３ａにおいて合成され、表示部５０ａに表示される。
【００７０】
以上のように、アプリケータ１に固定された２次元超音波プローブ２のみでは確認しにくい、骨などの障害物Ｙに隠れた患部Ｚの観察を、アプリケータ１とは別体に設けられた２次元超音波プローブ３で観察することにより、より正確に患部Ｚを観察することができ、よって患部Ｚの治療を的確に行うことが可能となる。
【００７１】
なお、図１１の例では、データ合成部４３ａと表示部５０ａを超音波画像診断装置１０ａ側に設けるようにしたが、本発明はこれに限らず、例えば、超音波画像診断装置１０ｂ側に設けるようにしたり、あるいは、データ合成部４３ａと表示部５０ａをさらに別の装置で構成するようにしてもよい。データ合成部４３ａと表示部５０ａを別の装置で構成する場合には、データ合成部４３ａと表示部５０ａを有する装置、超音波画像診断装置１０ａおよび１０ｂは、有線または無線のネットワークを介して、あるいは専用線を介してデータ通信可能な形で接続するようにする。
【００７２】
以上においては、２次元超音波プローブ２と２次元超音波プローブ３でそれぞれリアルタイムにスキャンされて得られた画像を合成するようにしたが、本発明はこれに限らず、例えば、治療中は基本的に２次元超音波プローブ２が動かないことを利用して、治療を開始する前に２次元超音波プローブ２でスキャンされ得られた画像を保存しておき、それを用いて、２次元超音波プローブ３でリアルタイムにスキャンされ得られた画像を逐次合成するようにしてもよい。
【００７３】
なおこの発明は、上記実施の形態そのまま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構成要素を変形して具体化したり、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明を適用した超音波治療診断装置の概略を説明する図である。
【図２】本発明を適用した超音波治療診断装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明を適用した超音波画像診断装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】画像合成処理を説明するフローチャートである。
【図５】図４のステップＳ３の画像データ合成処理の詳細を説明するフローチャートである。
【図６】２つの２次元超音波プローブの位置関係を示す図である。
【図７】２次元超音波プローブの向きを指定する例を示す図である。
【図８】２次元超音波プローブに固定した位置センサの位置関係を示す図である。
【図９】２次元超音波プローブに固定した位置センサの位置関係を示す他の例の図である。
【図１０】合成画像の表示例を示す図である。
【図１１】第２の実施の形態に係る超音波画像診断装置の構成例を示すブロック図である。
【図１２】従来の超音波治療診断装置を示す図である。
【図１３】従来の超音波画像の表示例を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
２  ２次元超音波プローブ
３  ２次元超音波プローブ
４  治療用超音波発生装置
１０  リアルタイム３次元超音波画像診断装置
４３  データ合成部
５０  表示部
【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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【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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