(57)【要約】【課題】肝臓を構成する各脈管の支配領域を、撮像により、目視することができる超音波撮像装置を実現する。【解決手段】脈管７３の動脈血管７５から分枝する入り口部分に照射断面領域９１を設け、照射断面領域９１を通過する造影剤に、造影剤を破壊する高い音圧の第２の超音波ビームである破壊超音波ビームを照射することとしているので、脈管７２および７４の支配領域に造影剤が吸収される一方で、脈管７３の支配領域に造影剤が吸収されるのを防止し、脈管７３の支配領域のみを低輝度領域としてＡ断面８１に描出し、実際の脈管７３の支配領域を目視することを実現させる。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
造影剤を投与した被検体の第１の領域に第１の超音波ビームを照射し、前記第１の領域の３次元断層画像情報を収集する超音波プローブを備える超音波撮像装置であって、
前記第１の超音波ビームを高い音圧にした第２の超音波ビームを照射する第２の領域を、前記３次元断層画像情報を構成する２次元断層画像情報に設定する領域設定手段と、
前記第２の超音波ビームが、前記第２の領域のみで、前記造影剤を破壊する音圧を越える様にして、前記超音波プローブによる前記第２の超音波ビームの照射を、前記第１の超音波ビームによる前記第１の領域における３次元断層画像情報の収集の最中に行う制御部とを備えることを特徴とする超音波撮像装置。
【請求項２】
前記第２の領域は、前記被検体の肝臓内で分枝する血管の一部であることを特徴とする請求項１に記載の超音波撮像装置。
【請求項３】
前記超音波撮像装置は、さらに前記２次元断層画像情報に基づく画像を表示する表示部を有し、前記画像に、前記第２の領域の照射断面領域を設定する照射断面設定手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の超音波撮像装置。
【請求項４】
前記照射断面設定手段は、前記画像に、前記照射断面領域の動きを検出するマーカ領域を設定することを特徴とする請求項３に記載の超音波撮像装置。
【請求項５】
前記領域設定手段は、前記マーカ領域の位置する場所を検出するマーカ領域位置検出手段を備えることを特徴とする請求項４に記載の超音波撮像装置。
【請求項６】
前記領域設定手段は、前記マーカ領域位置検出手段により検出されたマーカ領域の位置情報に基づいて、前記照射断面領域の位置を再設定する照射断面再設定手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の超音波撮像装置。
【請求項７】
前記領域設定手段は、前記画像と直交する厚み方向に、前記照射断面領域を拡張し、前記第２の領域を生成する照射領域生成手段を備えることを特徴とする請求項３から６のいずれか１項に記載の超音波撮像装置。
【請求項８】
前記照射領域生成手段は、前記第２の領域の前記厚み方向の長さを、所定の制限距離以内とする領域制限手段を備えることを特徴とする請求項７に記載の超音波撮像装置。
【請求項９】
前記超音波撮像装置は、さらに前記制限距離を入力する制限距離入力キーを備えることを特徴とする請求項８に記載の超音波撮像装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記２次元断層画像情報の画像が有する深度方向と直交する電子走査方向の前記照射断面領域の大きさを計測する照射断面領域計測手段を備えることを特徴とする請求項３から９のいずれか１項に記載の超音波撮像装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記照射断面領域の中心位置に最も近接する音線が発生する第２の超音波ビームの音圧分布を算定する音圧分布算定手段を備えることを特徴とする請求項３から１０のいずれか１項に記載の超音波撮像装置。
【請求項１２】
前記音圧分布算定手段は、前記照射断面領域の中心位置が有する深度を、前記第２の超音波ビームが焦点を結ぶ焦点深度とすることを特徴とする請求項１１に記載の超音波撮像装置。
【請求項１３】
前記制御部は、前記音圧分布を算定する際に用いられる音圧決定パラメータを変化させる音圧決定パラメータ確定手段を備えることを特徴とする請求項３から１２のいずれか１項に記載の超音波撮像装置。
【請求項１４】
前記音圧決定パラメータは、前記第２の超音波ビームを送信する際の開口幅および駆動電圧を含むことを特徴とする請求項１３に記載の超音波撮像装置。
【請求項１５】
前記開口幅は、前記第１の送信を行う際の開口幅よりも広い開口幅とされることを特徴とする請求項１４に記載の超音波撮像装置。
【請求項１６】
前記制御部は、前記３次元断層画像情報の収集の際に、前記照射断面領域の中心位置に最も近接する音線の位置で前記２次元断層画像情報を取得する第１の超音波ビームを止め、代わりに前記第２の超音波ビームを発生させるビーム変更手段を備えることを特徴とする請求項３から１５のいずれか１項に記載の超音波撮像装置。
【請求項１７】
前記超音波プローブは、圧電素子が一次元的に配列された圧電素子アレイおよび前記配列の方向と概ね直交する方向に前記圧電素子アレイを機械的に移動させる機械走査部を備えることを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の超音波撮像装置。
【請求項１８】
前記制御部は、前記２次元断層画像情報が、前記圧電素子アレイの配列方向で行われる電子走査により取得される際に、前記機械的な走査を停止し、前記電子走査のみを繰り返し行うことを特徴とする請求項１７に記載の超音波撮像装置。
【請求項１９】
前記超音波プローブは、前記被検体との接触面に圧電素子が２次元的に配列された２次元圧電素子アレイを備えることを特徴とする請求項１から１８のいずれか１項に記載の超音波撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被検体に投与された造影剤を、３次元超音波プローブ（ｐｒｏｂｅ）を用いて撮像する超音波撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像診断装置の進歩により、高分解能に被検体内の形態学的な断層画像情報を取得することができる。そして、オペレータ（ｏｐｅｒａｔｏｒ）は、これら形態学的な断層画像情報を用いて、被検体の目的とする部位の様々な計測を行い、有用な診断情報を収集する（例えば、非特許文献１）。
【０００３】
さらに、オペレータは、これら計測情報に基づいて、形態学的に区別できない領域の状態をシミュレーション（ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）により推測することもできる。例えば、腫瘍等の疾患により肝臓の切除を行う場合に、切除する範囲を確定する必要がある。ここで、切除する範囲は、肝臓内を走る動脈血管から分枝した脈管の形態学的な位置から、シミュレーションにより求められる脈管の支配領域の情報に基づいて決定される。
【０００４】
図１８は、肝臓１の内部を走る脈管２〜４を、模式的に示した説明図である。脈管２〜４は、門脈から肝臓に入力した動脈血管が分枝したものである。脈管２〜４に流入した血流は、脈管２〜４の末梢部から肝臓の組織に吸収され、その後、脈管２〜４と同様の構造を有する静脈血管から肝臓の外部に排せつされる。
【０００５】
ここで、脈管２〜４の末梢部から肝臓の組織に吸収された血流は、主として脈管２〜４の末梢部の近傍に存在する支配領域で用いられる。肝臓１を部分的に切除する場合、疾患のない支配領域を無傷で残すことが、切除後の肝臓にとって好ましい。従って、肝臓１を部分的に切除する際に、肝臓を構成する脈管ごとの各支配領域を知ることが重要となる。
【０００６】
上述したシミュレーションでは、Ｘ線ＣＴ装置等を用いて撮影される図１８に示す様な肝臓１の断層画像から、支配領域を計算により求める。この計算では、例えば、血流の流れと直交する方向の脈管２および３の位置を求め、この中点を脈管２および３が有する支配領域の境界とする。図１８では、この様にして計算で求められた脈管２〜４の支配領域５〜７が破線で囲まれた領域として示されている。
【非特許文献１】日本電子機械工業会編、「改訂  医用超音波機器ハンドブック」、コロナ社、１９９７年１月２０日、ｐ．１３４〜１３９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記背景技術によれば、脈管の支配領域は、実際のものと異なる場合がある。すなわち、支配領域は、計算で求められたものであり、あくまで推定されたものにすぎず、特に支配領域の境界近傍においては、誤差を含むものであった。
【０００８】
そして、この支配領域の情報は、肝臓を部分的に切除する場合に、健全な支配領域を無傷で残すかどうかの分かれ目となり、被検体の予後を良好なものにするかどうかに影響を与える。
【０００９】
この発明は、上述した背景技術による課題を解決するためになされたものであり、肝臓を構成する脈管の支配領域を、撮像により、実際に確かめることができる超音波撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、第１の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、造影剤を投与した被検体の第１の領域に第１の超音波ビームを照射し、前記第１の領域の３次元断層画像情報を収集する超音波プローブを備える超音波撮像装置であって、前記第１の超音波ビームを高い音圧にした第２の超音波ビームを照射する第２の領域を、前記３次元断層画像情報を構成する２次元断層画像情報に設定する領域設定手段と、前記第２の超音波ビームが、前記第２の領域のみで、前記造影剤を破壊する音圧を越える様にして、前記超音波プローブによる前記第２の超音波ビームの照射を、前記第１の超音波ビームによる前記第１の領域における３次元断層画像情報の収集の最中に行う制御部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
この第１の観点による発明では、３次元断層画像情報に、高い音圧の第２の超音波ビームを照射する第２の領域を設定し、この第２の領域のみで、造影剤を破壊する音圧を越える様にした第２の超音波ビームの照射を、第１の超音波ビームを用いた３次元断層画像情報の収集の最中に行う。
【００１２】
また、第２の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１の観点に記載の超音波撮像装置において、前記第２の領域が、前記被検体の肝臓内で分枝する血管の一部であることを特徴とする。
【００１３】
この第２の観点の発明では、第２の超音波ビームにより、脈管に流入する造影剤を破壊する。
【００１４】
また、第３の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１または２の観点に記載の超音波撮像装置において、さらに前記２次元断層画像情報に基づく画像を表示する表示部を有し、前記画像に、前記第２の領域の照射断面領域を設定する照射断面設定手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
この第３の観点の発明では、第２の領域の２次元断層画像情報に示される照射断面領域を設定する。
【００１６】
また、第４の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第３の観点に記載の超音波撮像装置において、前記照射断面設定手段が、前記画像に、前記照射断面領域の動きを検出するマーカ領域を設定することを特徴とする。
【００１７】
この第４の観点の発明では、マーカ領域を、照射断面領域の動きの検出し易い場所に設定する。
【００１８】
また、第５の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第４の観点に記載の超音波撮像装置において、前記領域設定手段が、前記マーカ領域の位置する場所を検出するマーカ領域位置検出手段を備えることを特徴とする。
【００１９】
この第５の観点の発明では、照射断面領域の動きの検出を、確実なものにする。
【００２０】
また、第６の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第５の観点に記載の超音波撮像装置において、前記領域設定手段が、前記マーカ領域位置検出手段により検出されたマーカ領域の位置情報に基づいて、前記照射断面領域の位置を再設定する照射断面再設定手段を備えることを特徴とする。
【００２１】
この第６の観点の発明では、被検体の動きに応じて、照射断面領域を移動する。
【００２２】
また、第７の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第３ないし６の観点のいずれか１つに記載の超音波撮像装置において、前記領域設定手段が、前記画像と直交する厚み方向に、前記照射断面領域を拡張し、前記第２の領域を生成する照射領域生成手段を備えることを特徴とする。
【００２３】
この第７の観点の発明では、照射断面領域を厚み方向に拡張して、第２の領域を生成する。
【００２４】
また、第８の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第７の観点に記載の超音波撮像装置において、前記照射領域生成手段が、前記第２の領域の前記厚み方向の長さを、所定の制限距離以内とする領域制限手段を備えることを特徴とする。
【００２５】
この第８の観点の発明では、第２の領域の厚み方向の長さを、所定の範囲内に納める。
【００２６】
また、第９の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第８の観点に記載の超音波撮像装置において、さらに前記制限距離を入力する制限距離入力キーを備えることを特徴とする請求項８に記載の超音波撮像装置。
【００２７】
この第９の観点の発明では、第２の領域の厚み方向の長さを、入力することができる。
【００２８】
また、第１０の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第３ないし９の観点のいずれか１つに記載の超音波撮像装置において、前記制御部が、前記２次元断層画像情報の画像が有する深度方向と直交する電子走査方向の前記照射断面領域の大きさを計測する照射断面領域計測手段を備えることを特徴とする。
【００２９】
この第１０の観点の発明では、第２の超音波ビームの照射を行う領域の大きさを、求める。
【００３０】
また、第１１の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第３ないし１０のいずれか１つに記載の超音波撮像装置において、前記制御部が、前記照射断面領域の中心位置に最も近接する音線が発生する第２の超音波ビームの音圧分布を算定する音圧分布算定手段を備えることを特徴とする。
【００３１】
また、第１２の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１１の観点に記載の超音波撮像装置において、前記音圧分布算定手段が、前記照射断面領域の中心位置が有する深度を、前記第２の超音波ビームが焦点を結ぶ焦点深度とすることを特徴とする。
【００３２】
この第１２の観点の発明では、音圧分布算定手段は、照射断面領域で音圧が最大になるようにする。
【００３３】
また、第１３の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第３ないし１２のいずれか１つに記載の超音波撮像装置において、前記制御部が、前記音圧分布を算定する際に用いられる音圧決定パラメータを変化させる音圧決定パラメータ確定手段を備えることを特徴とする。
【００３４】
この第１３の観点の発明では、音圧決定パラメータを変化させて、第２の超音波ビームの最適な音圧分布を求める。
【００３５】
また、第１４の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１３の観点に記載の超音波撮像装置において、前記音圧決定パラメータが、前記第２の超音波ビームを送信する際の開口幅および駆動電圧を含むことを特徴とする。
【００３６】
この第１４の観点の発明では、開口幅および駆動電圧の調整により、音圧分布を制御する。
【００３７】
また、第１５の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１４の観点に記載の超音波撮像装置において、前記開口幅が、前記第１の送信を行う際の開口幅よりも広い開口幅とされることを特徴とする。
【００３８】
この第１５の観点の発明では、音圧分布を、焦点深度に位置する照射断面領域で急峻に高くなるようにする。
【００３９】
また、第１６の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第３ないし１５の観点のいずれか１つに記載の超音波撮像装置において、前記制御部が、前記３次元断層画像情報の収集の際に、前記照射断面領域の中心位置に最も近接する音線の位置で前記２次元断層画像情報を取得する第１の超音波ビームを止め、代わりに前記第２の超音波ビームを発生させるビーム変更手段を備えることを特徴とする。
【００４０】
この第１６の観点の発明では、３次元断層画像情報の収集を行いつつ、第２の領域の造影剤を破壊する。
【００４１】
また、第１７の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１ないし１６の観点のいずれか１つに記載の超音波撮像装置において、前記超音波プローブが、圧電素子が一次元的に配列された圧電素子アレイおよび前記配列の方向と概ね直交する方向に前記圧電素子アレイを機械的に移動させる機械走査部を備えることを特徴とする。
【００４２】
この第１７の観点の発明では、１次元圧電素子アレイを、メカニカルに駆動して、３次元断層画像情報を収集する。
【００４３】
また、第１８の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１７の観点に記載の超音波撮像装置において、前記制御部が、前記２次元断層画像情報を前記圧電素子アレイの配列方向で行われる電子走査により取得する際に、前記機械的な走査を停止し、前記電子走査のみを繰り返し行うことを特徴とする。
【００４４】
この第１８の観点の発明では、造影剤の破壊を行いつつ、２次元断層画像情報を高いフレームレートで取得する。
【００４５】
また、第１９の観点の発明にかかる超音波撮像装置は、第１ないし１８の観点のいずれか１つに記載の超音波撮像装置において、前記超音波プローブが、前記被検体との接触面に圧電素子が２次元的に配列された２次元圧電素子アレイを備えることを特徴とする。
【００４６】
この第１９の観点の発明では、電子的な走査のみで、３次元断層画像情報を収集する。
【発明の効果】
【００４７】
本発明によれば、肝臓を構成する各脈管の支配領域を、造影剤が存在しない低輝度の領域として描出し、支配領域を目視により確認することができ、ひいては被検体の肝臓を部分的に摘出する等の場合に、健全な支配領域を傷つけることなく行い、被検体の予後を良好なものにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる超音波撮像装置を実施するための最良の形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００４９】
まず、本実施の形態にかかる超音波撮像装置１００の全体構成について説明する。図１は、本実施の形態にかかる超音波撮像装置１００の全体構成を示すブロック（ｂｌｏｃｋ）図である。超音波撮像装置１００は、超音波プローブ１０、画像取得部１０９、画像メモリ（ｍｅｍｏｒｙ）１０４、画像表示制御部１０５、表示部１０６、入力部１０７および制御部１０８を含む。
【００５０】
超音波プローブ１０は、超音波を送受信するための部分、つまり被検体８の撮像断面の特定方向に超音波を照射し、被検体８の内部からその都度反射された超音波エコー（ｅｃｈｏ）を時系列的な音線として受信する。一方、超音波プローブ１０は、超音波の照射方向を順次切り替えながら電子走査および機械走査を行う。後に詳述するように、超音波プローブ１０は、圧電素子が電子走査方向にアレイ（ａｒｒａｙ）状に配列された圧電素子アレイおよびこの配列と直交する方向に圧電素子アレイを機械的に走査する機械走査部を含み、被検体８の内部に位置する第１の領域である３次元撮像領域から３次元断層画像情報を取得する。
【００５１】
画像取得部１０９は、送受信部、Ｂモード（ｍｏｄｅ）処理部、ドップラ（ｄｏｐｐｌｅｒ）処理部等を含む。送受信部は、同軸ケーブル（ｃａｂｌｅ）を介して、超音波プローブ１０と接続されており、超音波プローブ１０の圧電素子を駆動するための電気信号を発生し、受信した反射超音波エコーの初段増幅も行う。また、送受信部は、駆動電圧可変手段を有し、超音波エコーの送信を行う際の駆動電圧を調整し、ひいては被検体８内の超音波が有する音圧の大きさを変化させる。
【００５２】
Ｂモード処理部は、送受信部で増幅された反射超音波エコー信号からＢモード画像をリアルタイム（ｒｅａｌ ｔｉｍｅ）で生成するための処理を行い、ドップラ処理部は、送受信部で増幅された反射超音波エコー信号から位相変化情報を抽出し、リアルタイムで、周波数偏移の平均周波数値である平均速度、パワー（ｐｏｗｅｒ）値、分散といった、血流情報を算出する。
【００５３】
画像メモリ１０４は、画像取得部１０９で取得されたＢモード画像情報、ドップラ画像情報および３次元画像情報等を保存する、大容量メモリである。３次元画像情報は、撮像位置が異なるＢモード画像情報およびドップラ画像情報を組み合わせた画像情報である。画像メモリ１０４は、例えばハードディスク（ｈａｒｄ  ｄｉｓｋ）等を用いて構成される。
【００５４】
画像表示制御部１０５は、Ｂモード処理部で生成されたＢモード画像情報およびドップラ処理部で生成された血流画像情報等の表示フレームレート（ｆｒａｍｅ ｒａｔｅ）変換、並びに、画像表示の形状や位置制御を行う。
【００５５】
表示部１０６は、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）あるいはＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）等からなり、Ｂモード画像あるいはドップラ画像等の表示を行う。
【００５６】
入力部１０７は、キーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）、マウス（ｍｏｕｓｅ）等からなり、オペレータにより、操作情報が入力される。入力部１０７は、例えば、Ｂモードによる表示あるいはドップラ処理の表示を選択するための操作入力、表示された画像情報に処理を行うための領域のカーソル（ｃｕｒｓｏｒ）等による位置設定、関心領域の指定、Ｂモード処理およびドップラ処理の設定を入力する操作入力等が行われる。
【００５７】
また、入力部１０７は、超音波プローブ１０の圧電素子アレイを機械的に走査する際の、走査モード、機械走査の速度、最大振れ角度およびスキャン（ｓｃａｎ）開始等の情報が、制御部１０８に入力される。
【００５８】
制御部１０８は、入力部１０７から入力された操作情報および予め記憶したプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）やデータ（ｄａｔａ）に基づいて、上述した超音波プローブ１０を含む超音波撮像装置１００各部の動作を制御する。例えば、制御部１０８は、入力部１０７から入力される超音波プローブ１０の走査モード、機械走査の速度、最大振れ角度およびスキャン開始等の情報に基づいて、超音波プローブ１０内部での圧電素子アレイの位置を制御する。
【００５９】
また、制御部１０８は、リアルタイムに更新される画像メモリ１０４に保存された３次元断層画像情報を用いて、被検体に投与された造影剤を破壊する第２の超音波ビームである破壊超音波ビームの制御を行う。なお、この制御については、後に詳述する。
【００６０】
図２は、超音波プローブ１０の内部構造を示す断面図である。超音波プローブ１０は、カバー（ｃｏｖｅｒ）５１、把持部５２、圧電素子アレイ１７、結合流体４７、並びに、機械走査部をなす駆動歯車２１、駆動シャフト（ｓｈａｆｔ）２４、ステッピングモータ（ｓｔｅｐｐｉｎｇ  ｍｏｔｏｒ）２８、ベルト（ｂｅｌｔ）３３および回転制御部２５を含む。ここで、カバー５１および把持部５２は、圧電素子アレイ１７、結合流体４７、並びに、機械走査部をなす駆動歯車２１、ステッピングモータ２８、ベルト３３および回転制御部２５を内包する容器を形成する。なお、図中に示されたｘｙｚ座標軸は、この座標軸が存在するすべての図面で共通する座標軸であり、図面相互の位置関係を示す。ここで、ｘ軸は電子走査方向を向き、ｙ軸は機械走査方向を向き、ｚ軸は把持部５２の長手方向を向いている。
【００６１】
カバー５１は、半透明の膜からなり、円弧状に機械走査される圧電素子アレイ１７の軌道に沿った円弧状の形状を有する。カバー５１は、圧電素子アレイ１７で発生される超音波および被検体８からの反射超音波エコーを、低損失で通過させる音響インピーダンス（ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）の材質とされる。
【００６２】
把持部５２は、成形可能なプラスチック（ｐｌａｓｔｉｃ）等からなり、オペレータが超音波プローブ１０を、容易にしかも確実に保持できる形状とされる。
【００６３】
圧電素子アレイ１７は、コンベックス（ｃｏｎｖｅｘ）状のリニア（ｌｉｎｅａｒ）走査型探触子である。このリニア走査型探触子は、機械走査方向と概ね直交する電子走査方向に複数の圧電素子が一次元的に配列させられた圧電素子アレイを有し、この配列に沿って電子的な走査を行う。
【００６４】
機械走査部は、機械走査方向に圧電素子アレイ１７を走査する。機械走査部は、電子走査方向を向く首振り手段である駆動シャフト２４を有する。そして、駆動シャフト２４の回転により、圧電素子アレイ１７のカバー５１と接する探触子表面は、機械走査方向に円弧状の軌道を描く首振り動作を行う。なお、圧電素子アレイ１７が存在するカバー５１の内側は、結合流体４７で満たされており、圧電素子アレイ１７およびカバー５１の間の音響的な結合を、損失の少ない状態とする。
【００６５】
駆動シャフト２４は、駆動歯車２１、ベルト３３を介してステッピングモータ２８と機械的に接続される。ステッピングモータ２８は、回転制御部２５からの制御パルス（ｐｕｌｓｅ）の入力により、高精度で目的とする所定角度の回転を行う。この回転により、機械的に接続された駆動シャフト２４および駆動シャフト２４に結合された圧電素子アレイ１７が機械走査方向に回転する。
【００６６】
回転制御部２５は、ステッピングモータ２８を駆動するパルスを発生するパルス発生部およびこのパルスを制御するパルス制御部を有する。回転制御部２５は、画像取得部１０９からの制御情報に基づいて、ステッピングモータ２８、ひいては圧電素子アレイ１７の回転角度を制御し、圧電素子アレイ１７に駆動シャフト２４を回転中心とする首振り運動を行わせる。
【００６７】
回転制御部２５は、例えば、圧電素子アレイ１７が被検体正面に向くｚ軸方向にある場合をホームポジション（ｈｏｍｅ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ）として、スキャンを行わない場合に常時停留される場所とする。回転制御部２５は、オペレータにより入力される、撮像正面から測った圧電素子アレイ１７の最大振れ角度情報および圧電素子アレイ１７の機械走査方向への走査速度情報に基づいて、ホームポジションから所定の機械走査方向にスキャンを開始する。その後、回転制御部２５は、オペレータによる入力部１０７からのスキャン停止の指示により、ホームポジションに圧電素子アレイ１７を戻しスキャンを停止する。
【００６８】
図３は、超音波プローブ１０を用いて行われる電子走査方向および電子走査方向と概ね直交する機械走査方向のスキャン、並びに、このスキャンの際に取得される被検体８の内部に位置する３次元撮像領域９を、模式的に示した説明図である。超音波プローブ１０は、圧電素子が配列される圧電素子アレイ１７の電子走査方向に、入力部１０７から設定される第１の超音波ビームを照射しつつ電子走査を行い、２次元断層画像情報を取得する。その後、超音波プローブ１０は、電子走査方向と直交する機械走査方向に圧電素子アレイ１７を移動させ、そこで電子走査を再び行い断層画像情報の取得を繰り返し行う。これにより、被検体８内部の３次元撮像領域９における、３次元断層画像情報を繰り返し取得する。なお、第１の超音波ビームは、被検体８内部の造影剤を破壊しない音圧とされる。
【００６９】
図４は、取得される第１の領域である３次元撮像領域９および表示部１０６に表示される３次元撮像領域９の２次元撮像領域を示す説明図である。表示部１０６の２次元的な表示画面には、収集された３次元断層画像情報に含まれる特定の２次元撮像断面の画像情報が、リアルタイムに表示される。例えば、表示部１０６は、３次元撮像領域９に設定される直交３断面を、リアルタイムに表示することができる。
【００７０】
直交３断面は、Ａ断面８１、Ｂ断面８２およびＣ断面８３からなる。Ａ断面８１は、ｘｚ軸面と平行な断面であり、ホームポジションにおける電子走査方向の断面を示す。Ｂ断面８２は、ｙｚ軸面と平行な断面であり、機械走査方向の断面を示す。Ｃ断面８３は、ｘｙ軸面と平行な断面であり、超音波プローブ１０が被検体８に接触する接触面と対向する対向断面である。なお、Ａ断面８１の機械走査方向位置、Ｂ断面８２の電子走査方向位置およびＣ断面８３の超音波プローブ１０が被検体８と接触する接触面からの深さ位置は、入力部１０７からの指定により変更することができる。なお、図４に示した第１の領域である３次元撮像領域９には、門脈から入力する動脈血管およびこの動脈血管から分枝する３本の脈管が例示されている。動脈血管およびこれら脈管は、３次元的に拡がる空間配置を有するものであり、２次元撮像断面の中にのみ納まるものではない。
【００７１】
図５は、制御部１０８の機能的な構成を示すブロック図である。制御部１０８は、領域設定手段である３次元領域設定手段４１、超音波ビーム（ｂｅａｍ）制御手段４２および送受信制御手段４３を含む。３次元領域設定手段４１は、３次元撮像領域９に第２の領域である高音圧照射領域を設定する。この高音圧照射領域には、第２の超音波ビームである破壊超音波ビームが照射される。この破壊超音波ビームは、高音圧照射領域において、造影剤を破壊する破壊音圧を有し、高音圧照射領域以外の領域では、破壊音圧未満の音圧を有する。
【００７２】
超音波ビーム制御手段４２は、第２の超音波ビームである破壊超音波ビームの音圧分布が、第２の領域である高音圧照射領域においてのみ、造影剤を破壊する音圧を有するように音圧分布を制御する。
【００７３】
送受信制御手段４３は、リアルタイム性を有する３次元断層画像情報の収集を損なわないように、被検体８の高音圧照射領域に破壊超音波ビームを送信する。
【００７４】
ここで、領域設定手段である３次元領域設定手段４１は、照射断面設定手段６１、照射領域生成手段６２、領域制限手段６３、マーカ（ｍａｒｋｅｒ）位置検出手段６４および照射断面再設定手段６５を含み、超音波ビーム制御手段４２は、照射断面領域計測手段６７、音圧分布算定手段６８および音圧決定パラメータ（ｐａｒａｍｅｔｅｒ）確定手段６９を含み、送受信制御手段４３は、ビーム置換手段７０および撮像断面固定手段７１を含む。これら３次元領域設定手段４１、超音波ビーム制御手段４２および送受信制御手段４３の詳細な構成および機能につては、つぎの制御部１０８の動作で詳しく説明する。
【００７５】
つぎに、制御部１０８の動作について、図６を用いて説明する。図６は、制御部１０８の動作を示すフローチャート（ｆｌｏｗｃｈａｒｔ）である。まず、オペレータは、超音波プローブ１０を被検体８の撮像する部位に密着させ、３次元断層画像情報の収集を開始する（ステップS６０１）。表示部１０６には、図４に示すA断面８１、B断面およびC断面等の２次元断層画像情報が表示される。
【００７６】
その後、オペレータは、超音波プローブ１０を操作し、例えば電子走査を行うA断面８１に被検体８の肝臓、特に門脈から肝臓に入る動脈血管が、脈管に枝分かれする分枝部分を描出する（ステップS６０２）。図７は、表示部１０６に表示されたA断面８１の、一例を示す説明図である。図７には、肝臓内の動脈血管７５が枝分かれして、脈管７２〜７４となる分枝部分７１が図示されている。動脈血管７５および脈管７２〜７４は、図７に図示される２次元断層画像情報の紙面と直交する厚み方向にも、３次元的に拡がる構造を有する。なお、動脈血管７５中に示された矢印は、血流の流れる方向を示している。
【００７７】
その後、オペレータは、領域設定手段である３次元領域設定手段４１により、高音圧照射領域設定処理を行う（ステップS６０３）。図８は、３次元領域設定手段４１により行われる、高音圧照射領域設定処理の動作を示すフローチャートである。オペレータは、カーソル等を用いて、図７に示した様な分枝部分７１の画像上に位置指定を行い、照射断面設定手段６１は、この指定された位置情報に基づいて、Ａ断面８１に照射断面領域を設定する。照射断面設定手段６１は、この照射断面領域を、３次元的な第２の領域である高音圧照射領域のA断面とする。
【００７８】
図９（A）は、図７に示すA断面８１に照射断面領域９１を設定した場合の一例を、示したものである。図９（A）には、動脈血管７５が分枝部分７１で枝分かれして、脈管７３に至る入り口部分に照射断面領域９１が設定されている。照射断面領域９１は、脈管７３に流入する血流を、すべて被うように血管壁に沿って設定される。
【００７９】
その後、オペレータは、入力部１０７の制限距離入力キー（ｋｅｙ）から、領域制限手段６３に厚み方向の高音圧照射領域の長さである制限距離を入力する（ステップS８０２）。領域制限手段６３は、この制限距離を用いて、高音圧照射領域の厚み方向の長さを、この制限距離以内とする。なお、この制限距離は、概ね照射断面領域９１の脈管７３が有する血管の直径を若干越える程度の大きさにされる。
【００８０】
その後、照射領域生成手段６２は、照射断面領域９１および制限距離の情報に基づいて、３次元的な第２の領域である高音圧照射領域を生成する（ステップS８０３）。図９（B）は、照射領域生成手段６２により、３次元撮像領域９に生成された高音圧照射領域９２を示す説明図である。高音圧照射領域９２は、照射断面領域９１を中心位置とする厚み方向に制限距離９３を有する直方体の領域となる。なお、制限距離９３は、血管の直径の大きさを若干越えているので、この直方体の領域は脈管７３を含む。
【００８１】
その後、オペレータは、A断面８１の２次元断層画像情報にマーカ領域１０１〜１０３を設定する（ステップS８０４）。図１０（A）は、A断面８１の脈管７３に照射断面領域９１が設定される際に、この画像上に設定される円形のマーカ領域１０１〜１０３を示したものである。なお、このマーカ領域１０１〜１０３の位置情報は、マーカ位置検出手段６４に入力される。
【００８２】
マーカ領域１０１〜１０３は、後述する様に、体動により生じる照射断面領域９１の位置変化を検出する領域を指定するものである。従って、マーカ領域１０１〜１０３は、脈管７３の移動を検出するのに適当な領域に設定される。図１０（Ａ）では、円形のマーカ領域１０１〜１０３の中心位置が、脈管７２および７３の分岐点（マーカ領域１０２）、脈管７３および７４の分岐点（マーカ領域１０３）および脈管７３のＡ断面８１における先端部分（マーカ領域１０１）に一致するように、マーカ領域が設定されている。これらの点は、照射断面領域９１の位置変化に連動して動くと共に、画像に先鋭点を含み、位置変化の検出が容易である。
【００８３】
その後、マーカ位置検出手段６４は、照射断面領域９１のマーカ領域１０１〜１０３に対する相対的な位置を、数値化する（ステップＳ８０５）。マーカ位置検出手段６４は、照射断面設定手段６１からの照射断面領域９１の情報およびマーカ領域１０１〜１０３の位置情報に基づいて、各々の中心位置を求める。図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）に示すＡ断面８１の画像から、動脈血管７５およびマーカ領域１０１〜１０３のみを抽出して表示したものである。また、この画像中には、設定された照射断面領域９１が図示されている。
【００８４】
図１０（Ｃ）は、図１０（Ｂ）に示された動脈血管７５、マーカ領域１０１〜１０３および照射断面領域９１の図から、マーカ領域１０１〜１０３および照射断面領域９１の中心位置Ｐのみを抽出したものである。マーカ領域１０１〜１０３の中心位置は、Ａ，Ｂ，Ｃで示されている。この際、点ＣおよびＰを通る直線と線分ＡＢの交点をＤとし、点ＢおよびＰを通る直線と線分ＡＣの交点をＥとする。ここで、マーカ位置検出手段６４は、ＡＤ：ＤＢおよびＡＥ：ＥＣの比を求め、この比を、ＡＢＣ点で代表されるマーカ領域１０１〜１０３に対する照射断面領域９１の中心位置Ｐとする。そして、本高音圧照射領域設定処理を終了する。
【００８５】
その後、図６に戻り、超音波ビーム制御手段４２は、超音波ビーム制御処理を行う（ステップＳ６０４）。図１１は、超音波ビーム制御処理の動作を示すフローチャートである。照射断面領域計測手段６７は、照射断面領域９１の計測を行う（ステップＳ１１１）。この計測では、照射断面領域９１が有する中心位置Ｐの深さ方向の深度位置、照射断面領域９１が有する電子走査方向の領域幅Ｌを求める。また、照射断面領域計測手段６７は、この中心位置Ｐに近接する、音線の音線番号を求める（ステップＳ１１２）。なお、音線は、圧電素子アレイ１７の表面から被検体８の深度方向に送信される超音波ビームの浸入経路を示すライン（ｌｉｎｅ）で、音線番号は、圧電素子アレイ１７の配列方向における、超音波ビームの送信位置を示すものとなる。
【００８６】
その後、超音波ビーム制御手段４２は、破壊超音波ビームを被検体８に照射する場合の音圧決定パラメータである開口幅および駆動電圧の初期値を、音圧分布算定手段６８に設定する（ステップＳ１１３）。開口幅の初期値は、音線番号ごとに設定される最大の開口幅とされる。最大の開口幅は、圧電素子アレイ１７の配列方向の中心部で、撮像を行う際の２倍程度の開口幅とされる。駆動電圧の初期値は、撮像を行う際の半分程度の電圧にされる。ここで、超音波ビーム制御手段４２は、音圧分布算定手段６８により、設定された音圧決定パラメータの値を有する場合の、照射断面領域９１およびその近傍における音圧分布を算定する。以下に、音圧分布算定手段６８について述べる。
【００８７】
音圧分布算定手段６８は、設定された音圧決定パラメータである開口幅および駆動電圧の情報を用いて、照射断面領域９１の境界近傍の音圧を求める。音圧分布算定手段６８は、水中の音圧振幅Ｐｍを、スキャンパラメータ（ｓｃａｎ  ｐａｒａｍｅｔｅｒ）値および実験的に計測される水中の音圧分布から求める。所定のスキャンパラメータ値のもとでの水中の音圧振幅Ｐｍの分布は、例えば水中に設置されたハイドロフォン（ｈｙｄｒｏｐｈｏｎｅ）の移動等により、予め実験的に求められ、入力部１０７からの手入力またはＲＯＭ等に書き込まれた不揮発性の情報として、予め音圧分布算定手段６８に設定される。
【００８８】
図１２は、取得される音圧分布関数の一例を示す説明図である。図１２では、超音波プローブ１０の被検体８との接触面から被検体８の内部に向かう深度方向を横軸（ｚ軸）とし、照射される超音波が示す音圧振幅Ｐｍを縦軸としている。ここで、横軸をなすｚ軸は、被検体８と接触する超音波プローブ１０の表面を原点とする。深さ方向の音圧分布は、焦点深度ＦＤの近傍位置において、最大音圧ＰＭａｘを示し、その後は音圧を下げていく。
【００８９】
図１２に示した様な音圧分布関数Ｐｍ（Ｚ）は、スキャンパラメータ値の変化により変化する。音圧分布を変化させるスキャンパラメータ値としては、超音波プローブ１０の共振周波数等を含む探触子情報Ｔｙ、走査方向に行われる電子フォーカス（ｆｏｃｕｓ）の焦点深度ＦＤ、走査方向に同時駆動される圧電素子数を示す開口幅ＡＷ、アポダイゼーション（ａｐｏｄｉｚａｔｉｏｎ）情報ＡＰおよび圧電素子を駆動する駆動電圧ＭＶ等が存在する。これらスキャンパラメータ値により、実験的に求められた音圧分布関数Ｐｍ（Ｚ）の値は、適正なものに補正される。この補正関数をｆとすると、音圧分布関数Ｐｍ（Ｚ）の値ＰＭは、
【００９０】
ＰＭ＝ｆ（Ｐｍ、ＭＶ、Ｔｙ、ＦＤ、ＡＷ、ＡＰ、・・・）
と補正される。なお、補正関数ｆは、複雑な関数形を有し、右側の演算部から、左側の補正されたＰＭが求められる。
【００９１】
深さ方向の音圧分布関数Ｐｍ（Ｚ）に対して、焦点深度の位置において、深さ方向と直交するｘ軸方向に拡がる音圧分布を示すビームプロファイル（ｂｅａｍ  ｐｒｏｆｉｌｅ）は、計算により求められる。中心位置における音圧ＰＭに対する、ｘ軸方向の相対音圧ＰＲは、ｘ軸方向位置Ｘ、開口幅ＡＷ、焦点深度ＦＤ、アポダイゼーション情報ＡＰの関数となる。この関数をｇとすると、
【００９２】
ＰＲ＝ｇ（Ｘ、ＦＤ、ＡＷ、ＡＰ）
と現せる。ＰＲは、概ね開口幅ＡＷに反比例する。
【００９３】
図１３は、ビームプロファイルの一例を示す説明図である。横軸は、走査方向をなすｘ軸方向の音線からの位置を示し、縦軸は、相対音圧をデシベル（ｄｅｃｉｂｅｌ）で表示したものである。超音波ビームの中心位置ｘ＝０では、音圧分布はピーク（ｐｅａｋ）を示し、ｘ軸方向の両サイド（ｓｉｄｅ）に移動するに伴い音圧は低下する。従って、焦点深度ＦＤにおいて、ｘ軸方向の位置Ｘにおける音圧Ｐ（Ｘ）は、
【００９４】
Ｐ（Ｘ）＝ＰＭ×ＰＲ
となる。
【００９５】
ここで、照射断面領域９１の境界近傍の音圧は、中心位置から領域幅Ｌの半分Ｌ／２だけ離れた位置の音圧により近似される。従って、焦点深度ＦＤに設定された照射断面領域９１の境界近傍の音圧は、設定された開口幅ＡＷおよび駆動電圧ＭＶに対して、Ｐ（Ｌ／２）で求めることができる。
【００９６】
その後、図１１に戻り、音圧決定パラメータ確定手段６９は、照射断面領域９１の境界近傍の音圧Ｐ（Ｌ／２）が、造影剤の破壊音圧ＰＤとなっているかどうかを判定する（ステップＳ１１４）。音圧決定パラメータ確定手段６９は、Ｐ（Ｌ／２）≒ＰＤでない場合には（ステップＳ１１４否定）、開口幅ＡＷおよび駆動電圧ＭＶの少なくとも１つを変化させる（ステップＳ１１５）。例えば、Ｐ（Ｌ／２）＜ＰＤである場合には、駆動電圧ＭＶを上昇させるか開口幅ＡＷを増加させる。また、Ｐ（Ｌ／２）＞ＰＤである場合には、駆動電圧ＭＶを下降させるか開口幅ＡＷを減少させる。そして、ステップＳ１１４に移行し、再度照射断面領域９１の境界近傍の音圧と破壊音圧との比較を行う。
【００９７】
また、音圧決定パラメータ確定手段６９は、Ｐ（Ｌ／２）≒ＰＤである場合には（ステップＳ１１４肯定）、この開口幅ＡＷおよび駆動電圧ＭＶが、照射断面領域９１の内部で音圧を破壊音圧以上にし、照射断面領域９１の外部で音圧を破壊音圧以下にするので、この値を、第２の超音波ビームである破壊超音波ビームを送信する際のパラメータ値として設定し、本処理を終了する。
【００９８】
その後、図６に戻り、オペレータは、被検体８に造影剤を投与し（ステップＳ６０５）、送受信制御手段４３のビーム置換手段７０を選択し、第１の領域である３次元撮像領域９の撮像を開始する（ステップＳ６０６）。ビーム置換手段７０は、超音波プローブ１０を用いた３次元断層画像情報の収集を行う際に、照射断面領域９１が存在する音線番号位置で、第２の超音波ビームである破壊超音波ビームを送信し、断層画像情報を取得するための送受信を行わない。従って、ビーム置換手段７０は、３次元断層画像情報の収集を行いつつ、造影剤の破壊を行うので、表示されるＡ断面８１の表示フレームレートは、造影剤の破壊により影響を受けない。なお、投与される造影剤は、造影剤の破壊音圧未満であれば、超音波ビームの繰り返し照射により、繰り返し造影効果が出現するもの（Ｓｏｎａｚｏｉｄ；登録商標）が用いられる。
【００９９】
その後、制御部１０８は、表示部１０６にＡ断面８１を表示し（ステップＳ６０７）、図９（Ａ）に示した２次元断層画像情報の変化を観察する。ここで、脈管７３への血流の入り口である照射断面領域９１には、逐次破壊超音波ビームが照射される。従って、脈管７３のマーカ領域１０１が存在する先端部分に造影剤が流入することは防止される。一方、脈管７２および７４に流入する造影剤は、破壊されることがないので、脈管７２および７４の末梢血管部分から、各脈管の支配領域をなす組織に吸収される。
【０１００】
図１４は、Ａ断面８１のこの状態を、模式的に示した説明図である。図１４には、脈管７２〜７４の各脈管に対する支配領域８６〜８８が図示されている。支配領域８６および８８は、造影剤が流入し、細胞に吸収されるので、高輝度領域を形成する。一方、支配領域８７は、造影剤が流入しないので、低輝度領域を形成する。これにより、脈管７３の支配領域８７を、実験的に確認することができる。
【０１０１】
その後、オペレータは、脈管７３の支配領域８７を観察しつつ、撮像を継続するかどうかを判定する（ステップＳ６０８）。オペレータは、脈管７２および７４の支配領域８６および８８に造影剤が一層蓄積され、支配領域８７を一層明瞭に認識したい場合には、撮像を継続し、Ａ断面８１の表示を継続する（ステップＳ６０８肯定）。また、オペレータは、支配領域８７の観察が終了した場合には撮像を終了し（ステップＳ６０８否定）、３次元断層画像情報の収集を停止して（ステップＳ６０９）、本処理を終了する。
【０１０２】
上述してきたように、本実施の形態では、脈管７３の動脈血管７５から分枝する入り口部分に照射断面領域９１を設け、照射断面領域９１を通過する造影剤に、造影剤を破壊する高い音圧の破壊超音波ビームを照射することとしているので、脈管７２および７４の支配領域８６および８８に造影剤が吸収される一方で、脈管７３の支配領域８７に造影剤が吸収されるのを防止し、支配領域８７のみを低輝度領域としてＡ断面８１に描出し、実際の脈管７３の支配領域８７を目視することができる。
【０１０３】
また、本実施の形態では、送受信制御手段４３は、ビーム置換手段７０により、３次元断層画像情報の収集の最中に、第２の超音波ビームである破壊超音波ビームの送信を行うこととしたが、別途、撮像断面固定手段７１を設け、撮像断面固定手段７１により、機械走査方向の走査を停止し、同一撮像断面の電子走査を繰り返し、Ａ断面８１の画像を高いフレームレートで取得することもできる。なお、この方法は、破壊超音波ビームを第２の領域である高音圧照射領域に照射する繰り返し周期が早くなるので、高音圧照射領域を、血流が高速で流れる際に用いることができる。
【０１０４】
また、本実施の形態では、照射領域生成手段６２は、高音圧照射領域として、機械走査方向に当たる厚み方向に照射断面領域を拡張した直方体状の領域を用いたが、照射断面領域９１の平均画素値と、閾値内で一致し、しかも隣接する厚み方向の３次元同画素値領域を算出し、この３次元同画素値領域の、Ａ断面８１を中心にして厚み方向の幅が制限距離内の領域を高音圧照射領域とすることもできる。
【０１０５】
また、本実施の形態では、高音圧照射領域の機械走査方向に当たる厚み方向は、オペレータにより、高音圧照射領域設定処理のステップＳ８０２で、制限距離として設定される。この制限距離が、破壊音圧ビームの厚み方向の厚さより長いものとなる場合には、電子走査方向の音線番号は、同一のままで、厚み方向位置が異なる複数フレームで第２の超音波ビームである破壊超音波ビームを被検体８に照射し、高音圧照射領域の全域で造影剤が破壊されるようにする。
【０１０６】
また、本実施の形態では、領域設定手段である３次元領域設定手段４１は、主ルーチン（ｒｏｕｔｉｎｅ）のステップＳ６０６で撮像を開始した後、照射断面領域９１は、固定のままとしたが、被検体８の体動による脈管７３の位置変化を考慮し、照射断面領域９１の位置を自動で補正する照射断面再設定手段６５を備えることもできる。
【０１０７】
図１５は、３次元領域設定手段４１で行われる高音圧照射領域再設定処理の動作を示すフローチャートである。なお、この高音圧照射領域再設定処理は、３次元断層画像情報の収集の最中、すなわち主ルーチンのステップＳ６０７とステップＳ６０８の間に行われるものである。マーカ位置検出手段６４は、取得されたＡ断面８１の２次元断層画像情報を用いて、照射断面設定手段６１で設定されたマーカ領域１０１〜１０３の位置を検出する（ステップＳ１５１）。この検出では、マーカ領域１０１〜１０３で指定された領域、並びに、この領域およびマーカ領域１０１〜１０３の移動範囲を充分に含む様な円形の検索領域を設定する。例えば、マーカ領域１０１には、設定時のマーカ領域１０１を中心にして、マーカ領域１０１および１０２間距離の半分程度の長さに相当する半径の円形の検索領域を設定する。
【０１０８】
図１６（Ａ）は、マーカ領域１０１の検索領域１１１の一例を示す図である。検索領域１１１は、設定された時点のマーカ領域１０１の位置を中心にして、半径が概ねマーカ領域１０１および１０３間距離の半分の長さを有する。マーカ領域１０１の位置は、体動により移動する。マーカ位置検出手段６４は、マーカ領域１０１および検索領域１１１を２値化し、マーカ領域１０１を検索領域１１１内で移動させ、差分等のパターンマッチング（ｐａｔｔｅｒｎ  ｍａｔｃｈｉｎｇ）を行い、最もマッチングの良い位置を、新たなマーカ領域１０１の位置とする。マーカ領域１０２および１０３についても同様のことを行い新たなマーカ領域位置を求める。
【０１０９】
その後、照射断面再設定手段６５は、マーカ領域１０１〜１０３の新たな位置情報に基づいて、照射断面領域９１の新たな中心位置Ｐ′を求める（ステップＳ１５２）。図１６（Ｂ）は、照射断面再設定手段６５による、照射断面領域９１の新たな中心位置Ｐ′を求める方法を示した説明図である。照射断面再設定手段６５は、マーカ領域１０１〜１０３の新たな位置をＡ′、Ｂ′、Ｃ′とすると、図８に示すステップＳ８０５でマーカ位置検出手段６４を用いて求めた、ＡＤ：ＤＢおよびＡＥ：ＥＣの比と等しい比を有するＤ′、Ｅ′を、Ａ′、Ｂ′、Ｃ′に対して求める。そして、照射断面再設定手段６５は、Ｃ′Ｄ′およびＢ′Ｅ′の交点を、新たな中心位置Ｐ′とする。
【０１１０】
その後、照射断面再設定手段６５は、中心位置Ｐ′に近接する音線の音線番号を求め（ステップＳ１５３）、照射断面領域９１の中心位置をＰ′に移動する（ステップＳ１５４）。そして、照射領域生成手段６２は、移動した照射断面領域９１を用いて、新たな第２の領域である高音圧照射領域９２を生成し（ステップＳ１５５）、本処理を終了する。
【０１１１】
また、本実施の形態では、主ルーチンのステップＳ６０６で撮像を開始した後、第２の超音波ビームである破壊超音波ビームは、固定のままとしたが、上述した照射断面領域９１の移動および被検体８の体動による脈管７３の大きさの変化を考慮し、破壊超音波ビームを自動で制御することもできる。この制御は、図１１に示した超音波ビーム制御処理と全く同様の制御を、照射断面領域９１の移動および大きさの変化に基づいて行う。
【０１１２】
なお、照射断面再設定手段６５は、上述のマーカ領域１０１〜１０３の位置変化に基づいて、照射断面領域９１の大きさを、脈管７３の大きさに適合したものにすることができる。オペレータは、高音圧照射領域設定処理を行う際に、マーカ領域１０１〜１０３の設定と同時に、マーカ領域間を結ぶ血管壁に沿った線分、例えば図１０に示した例では、マーカ領域１０１およびマーカ領域１０２を結ぶ線分ＡＣを指定する。以後、この線分ＡＣは、概ね血管壁に沿った状態を維持していると考えると、上述した新たな中心位置Ｐ′および線分ＡＣ間の距離は、血管径の半分の長さとなる。
【０１１３】
図１７は、照射断面再設定手段６５が、新たに検出されたマーカ領域１０１〜１０３の中心位置Ａ′、Ｂ′、Ｃ′から、大きさの異なる新たな照射断面領域９４を求める方法を示す説明図である。マーカ位置検出手段６４で検出されたマーカ領域の中心位置Ａ′、Ｂ′、Ｃ′を用いて、Ａ′Ｄ′：Ｄ′Ｂ′およびＡ′Ｅ′：Ｅ′Ｃ′が所定の比率となるＤ′およびＥ′を求め、Ｃ′Ｄ′の線分およびＢ′Ｅ′の線分の交点から、新たな中心位置Ｐ′を求める。
【０１１４】
ここで、Ａ′Ｃ′の線分が、血管壁に沿った状態のまま変化がないと考えると、中心位置Ｐ′と線分Ａ′Ｃ′の距離Ｐ′Ｆは、概ね血管径の半分となる。従って、照射断面再設定手段６５は、中心位置Ｐ′に対して点Ｆと対称の点を通る矩形状の領域を、新たな照射断面領域９４として設定する。これにより、照射断面再設定手段６５は、大きさが変化した脈管７３を概ね被う大きさの照射断面領域を設定することができる。
【０１１５】
また、本実施の形態では、圧電素子アレイ１７を機械的に走査する超音波プローブを用いたが、被検体８との接触面に２次元的に圧電素子が配列された超音波プローブを用いることもできる。この超音波プローブでは、３次元断層画像情報をすべて電子走査により、高速に収集することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】超音波撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】超音波プローブの構成を示す外観図である。
【図３】超音波プローブの電子走査および機械走査を示す説明図である。
【図４】超音波プローブで収集される３次元撮像領域および表示断面を示す説明図である。
【図５】実施の形態にかかる制御部の構成を示すブロック図である。
【図６】実施の形態にかかる制御部の動作を示すフローチャートである。
【図７】Ａ断面に表示される肝動脈の分枝部分を例示する説明図である。
【図８】実施の形態にかかる高音圧照射領域設定処理の動作を示すフローチャートである。
【図９】オペレータにより設定される照射断面領域およびこの照射断面領域から生成される３次元的な高音圧照射領域を示す説明図である。
【図１０】高音圧照射領域設定処理で行われるマーカ領域の設定および照射断面領域の相対位置の数値化を示す説明図である。
【図１１】実施の形態にかかる超音波ビーム制御処理の動作を示すフローチャートである。
【図１２】超音波ビームの音線上の音圧分布を示す説明図である。
【図１３】超音波ビームの焦点深度位置におけるビームプロファイルを示す説明図である。
【図１４】Ａ断面に描出される支配領域を示す説明図である。
【図１５】実施の形態にかかる高音圧照射領域再設定処理の動作を示すフローチャートである。
【図１６】マーカ領域位置の検出および照射断面領域の中心位置の算出を示す説明図である。
【図１７】検出されたマーカ領域位置から照射断面領域を生成する方法を示す説明図である。
【図１８】脈管およびその支配領域を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１  肝臓
２〜４  脈管
５〜７  支配領域
８  被検体
9  ３次元撮像領域
１０  超音波プローブ
１７  圧電素子アレイ
２１  駆動歯車
２４  駆動シャフト
２５  回転制御部
２８  ステッピングモータ
３３  ベルト
４１  ３次元領域設定手段
４２  超音波ビーム制御手段
４３  送受信制御手段
４７  結合流体
５１  カバー
５２  把持部
６１  照射断面設定手段
６２  照射領域生成手段
６３  領域制限手段
６４  マーカ位置検出手段
６５  照射断面再設定手段
６７  照射断面領域計測手段
６８  音圧分布算定手段
６９  音圧決定パラメータ確定手段
７０  ビーム置換手段
７１  撮像断面固定手段
７１  分枝部分
７２〜７４  脈管
７５  動脈血管
８１  Ａ断面
８２  Ｂ断面
８３  Ｃ断面
８６〜８８  支配領域
９１、９４  照射断面領域
９２  高音圧照射領域
９３  制限距離
１００  超音波撮像装置
１０１〜１０３  マーカ領域
１０４  画像メモリ
１０５  画像表示制御部
１０６  表示部
１０６  表示部
１０７  入力部
１０８  制御部
１０９  画像取得部
１１１  検索領域
【図１】
2009261657.tif 000003
【図２】
2009261657.tif 000004
【図３】
2009261657.tif 000005
【図４】
2009261657.tif 000006
【図５】
2009261657.tif 000007
【図６】
2009261657.tif 000008
【図７】
2009261657.tif 000009
【図８】
2009261657.tif 000010
【図９】
2009261657.tif 000011
【図１０】
2009261657.tif 000012
【図１１】
2009261657.tif 000013
【図１２】
2009261657.tif 000014
【図１３】
2009261657.tif 000015
【図１４】
2009261657.tif 000016
【図１５】
2009261657.tif 000017
【図１６】
2009261657.tif 000018
【図１７】
2009261657.tif 000019
【図１８】
2009261657.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成20年8月18日(2008.8.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
造影剤を投与した被検体における３次元領域である第１の領域に第１の超音波ビームを照射し、前記第１の領域の３次元断層画像情報を収集する超音波プローブを備える超音波撮像装置であって、
前記造影剤を破壊しない音圧を有する前記第１の超音波ビームをより高い音圧にした第２の超音波ビームを照射する第２の領域を、前記第１の領域内に設定する領域設定手段と、
前記第２の超音波ビームが前記第２の領域のみで前記造影剤を破壊する音圧になるようにして、前記超音波プローブによる前記第２の超音波ビームの照射を、前記第１の超音波ビームによる前記第１の領域における３次元断層画像情報の収集の最中に行う制御部とを備えることを特徴とする超音波撮像装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
前記領域設定手段は、前記３次元断層画像情報を構成する２次元断層画像情報に前記第２の領域を設定し、
前記２次元断層画像情報に基づく画像を表示する表示部と、
前記表示部に表示された画像に前記第２の領域の照射断面領域を設定する照射断面設定手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の超音波撮像装置。