(57)【要約】【課題】超音波プローブの操作が容易な超音波診断装置を提供する。【解決手段】被検体Ｐに対して超音波の送受波を行う超音波プローブ１と、超音波プローブ１に配置され、超音波プローブ１を所定の角度に保持する保持機構２１と、この保持機構２１を作動させるスイッチ２３と、超音波プローブ１を駆動して被検体Ｐに超音波を走査する送受信部４と、送受信部４からの受信信号に基づき画像データを生成する画像データ生成部５と、画像データ生成部５で生成された画像データを表示する表示部６とを備え、保持機構２１は、超音波プローブ１にスイッチ２３から入力操作が行われたときの角度で保持する力を与える。【選択図】図１
2009060943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に対して超音波の送受波を行う超音波プローブと、
前記超音波プローブに配置され、前記超音波プローブを所定の角度に保持する保持手段と、
前記超音波プローブを駆動して前記被検体に超音波を走査する送受信手段と、
前記送受信手段からの受信信号に基づき画像データを生成する画像データ生成手段と、
前記画像データ生成手段により生成された画像データを表示する表示手段とを
備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記保持手段は、前記超音波プローブを所定の角度に保持させるための駆動力を発生する第１の駆動手段と、この第１の駆動手段により回転する回転軸と、この回転軸を中心として回転可能に前記回転軸に固定された円盤状の回転体と、前記回転軸を回転可能に保持する第１のフレームと、前記回転体の中心を通り前記回転軸に直交する仮想の第１の直線上に配置された第１の回動軸を中心として前記第１のフレームを回動可能に保持する第２のフレームと、この第２のフレームに保持され、前記第１のフレームを回動して前記回転軸の角度を設定するための第２の駆動手段と、前記第１のフレームの前記第２のフレームへの固定が可能な第１のブレーキと、前記超音波プローブに固定され、前記回転体の中心を通り前記第１の直線に直交する仮想の第２の直線上に配置された第２の回動軸を中心として前記第２のフレームを回動可能に保持する支持アームと、この支持アームに保持され、前記第２のフレームを回動して前記回転軸の角度を設定するための第３の駆動手段と、前記第２のフレームの前記支持アームへの固定が可能な第２のブレーキとを備えたことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記回転軸は、前記第１乃至第３の駆動手段並びに前記第１及び第２のブレーキが停止いるとき、前記第１の駆動手段の上方に位置し、鉛直方向に向いていることを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記超音波プローブに配置された前記保持手段を停止又は作動させる入力操作が可能な入力手段を有し、
前記保持手段は、前記入力手段からの前記保持手段を作動させるための入力操作に基づいて、前記回転軸が鉛直方向に向いている状態で前記第１及び第２のブレーキにより前記第１及び第２のフレームを前記第２のフレーム及び前記支持アームに固定した後、前記第１の駆動手段により前記回転軸を第１の速度で回転することを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記超音波プローブの角度を検出する位置検出手段を有し、
前記保持手段は、前記位置検出手段により検出される角度と前記入力手段からの前記保持手段を作動させるための入力操作が行われたときの前記超音波プローブの角度の差が予め設定された許容限界値に達したとき、前記第１の駆動手段により前記回転軸を前記第１の速度よりも速い第２の速度で回転することを特徴とする請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記超音波プローブの位置を検出する位置検出手段を有し、
前記保持手段は、前記入力手段からの前記保持手段を作動させるための入力操作が行われたときの前記超音波プローブの出発位置及びこの出発位置を移動した後に前記位置検出手段により検出される位置から算出される移動速度が予め設定された許容限界値に達したとき、前記第２及び第３の駆動手段により前記回転軸を前記超音波プローブの移動方向又はこの移動方向とは反対方向に設定した後、前記第１及び第２のブレーキにより前記第１及び第２のフレームを前記第２のフレーム及び前記支持アームに固定し、更に前記第１の駆動手段により前記回転軸を前記第１の速度よりも速い第２の速度で回転することを特徴とする請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記超音波プローブの位置を検出する位置検出手段、及び前記超音波プローブの移動距離の設定が可能な距離設定手段を有し、
前記保持手段は、前記入力手段からの前記保持手段を作動させるための入力操作が行われたときの前記超音波プローブの出発位置及びこの出発位置を移動した後に前記位置検出手段により検出される位置から算出される移動距離が、前記距離設定手段により設定された移動距離の予め設定された許容限界値に達したとき、前記第２及び第３の駆動手段により前記回転軸を前記超音波プローブの移動方向又はこの移動方向とは反対方向に設定した後、前記第１及び第２のブレーキにより前記第１及び第２のフレームを前記第２のフレーム及び前記支持アームに固定し、更に前記第１の駆動手段により前記回転軸を前記第１の速度よりも速い第２の速度で回転することを特徴とする請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記超音波プローブの角度を検出する位置検出手段、及び前記超音波プローブの角度の範囲の設定が可能な角度範囲設定手段を有し、
前記保持手段は、前記位置検出手段により検出される角度が前記角度範囲設定手段により設定された範囲内の予め設定された許容限界値に達したとき、前記回転軸が鉛直方向に向いている状態で前記第１及び第２のブレーキにより前記第１及び第２のフレームを前記第２のフレーム及び前記支持アームに固定した後、前記第１の駆動手段により前記回転軸を第１の速度で回転することを特徴とする請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記保持手段は、前記超音波プローブに着脱可能に配置されていることを特徴とする請求項１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、超音波により被検体の体内を画像化し診断を行う超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、被検体に超音波を走査して被検体内の組織の音響インピーダンスの差異によって生ずる反射波を受信して生成した画像データを表示部に表示するものである。この超音波による診断方法は、超音波プローブの先端部を被検体の体表に接触させることにより、被検体の体内に超音波が走査された領域の画像データによる観察を行うことができる。このため、生体内の心臓、血管、腹部、泌尿器などの各種器官の診断や治療に広く用いられている。この超音波診断装置には、被検体内の様々な領域の画像データの生成が可能なように、多種類の超音波プローブがあり、これらの超音波プローブを操作して様々な検査が行われる。
【０００３】
そして、二次元や三次元の画像データを得るために複数の圧電振動子が一次元又は二次元に配列された超音波プローブを操作者が手に持って操作し、被検体の体表上を移動したり、様々な角度に傾斜させる。そして、被検体の関心部位を含む位置及び角度で超音波プローブを手で固定して超音波を二次元又は三次元方向に走査させることにより、二次元又は三次元の画像データを生成する。
【０００４】
また、複数の圧電振動子が一次元に配列された振動子部を機械的に揺動する超音波プローブを被検体の関心部位を含む位置及び角度に手で固定して、振動子部を揺動させながら各揺動角で超音波を二次元方向に走査させることにより、三次元の画像データを生成する装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
更に、複数の圧電振動子が一次元に配列された超音波プローブを手で移動する操作を行い、各移動位置における二次元画像データを生成すると共にその位置を検出することにより、各移動位置で生成された複数の二次元画像データ及びこの二次元画像データの位置情報から三次元画像データを生成する装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
更にまた、複数の圧電振動子が一次元に配列された超音波プローブを、超音波の走査方向に手で移動する操作を行い、各移動位置で二次元画像データを生成し、生成した複数の二次元画像データを合成して広範囲の二次元画像データであるパノラマ画像データを生成する。
【特許文献１】特開２００７―６９８３号公報
【特許文献２】特開２０００―２３８号公報
【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、超音波プローブを手で持って移動、傾斜等の様々な操作を繰り返した後、所望の画像データを観察するために一定の角度で固定する必要がある。このため、操作者の手に負担が掛かり、超音波プローブを一定の角度で保持できなくなり画質が低下してしまう問題がある。また、超音波プローブの移動により二次元や三次元の画像データを生成する場合には、一定の速度で超音波プローブを移動させる必要がある。このため、操作者の手に負担が掛かり、超音波プローブを一定の速度で移動できなくなり画質が低下してしまう問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、超音波プローブの操作が容易な超音波診断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】
【０００９】
上記問題を解決するために、請求項１に係る本発明の超音波プローブは、被検体に対して超音波の送受波を行う超音波プローブと、前記超音波プローブに配置され、前記超音波プローブを所定の角度に保持する保持手段と、前記超音波プローブを駆動して前記被検体に超音波を走査する送受信手段と、前記送受信手段からの受信信号に基づき画像データを生成する画像データ生成手段と、前記画像データ生成手段により生成された画像データを表示する表示手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、所定の角度で保持する力を超音波プローブに与えることにより、超音波プローブの操作が容易になり、操作者の手への負担を軽減することができる。また、画像データの精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施例を説明する。
【実施例】
【００１２】
以下に、本発明による超音波診断装置の実施例を、図１乃至図１０を参照して説明する。  
図１は、本発明による超音波診断装置の実施例の構成を示したブロック図である。この超音波診断装置１０は、被検体Ｐに対して超音波の送受波を行なう超音波プローブ１と、超音波プローブ１を一定の角度に保持するためのプローブ保持部２と、超音波プローブ１の位置及び角度を検出して位置及び角度データを生成する位置検出部３と、超音波プローブ１に対して超音波駆動信号の送信と反射信号の受信を行なう送受信部４とを備えている。
【００１３】
また、送受信部４によって得られた受信信号を処理して二次元画像データや三次元画像データ等の画像データを生成する画像データ生成部５と、画像データ生成部５で生成された画像データを表示する表示部６と、各種コマンド信号を入力する操作部７と、上述したこれらのユニットを統括して制御するシステム制御部８とを備えている。
【００１４】
超音波プローブ１は、被検体Ｐの体表面に先端部を接触させて超音波の送受波を行なうものであり、例えば一列に配列された複数個（Ｎ個）の圧電振動子を有している。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、また受波時には被検体Ｐ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。
【００１５】
そして、使用しないときには、図２に示すように、検査に備えて操作部７に隣接されたプローブホルダ９に掛けて保管される。なお、プローブホルダ９は、超音波プローブ１を含む超音波診断装置１０に使用する可能性のある複数の超音波プローブを所定の角度で保持できるようになっている。
【００１６】
プローブ保持部２は、超音波プローブ１内に配置され、ジャイロ効果により超音波プローブ１に作用する力を発生する保持機構２１と、超音波プローブ１の外側に配置され、保持機構２１を制御する機構制御部２２と、保持機構２１を作動させる入力操作を行うスイッチ２３を備えている。スイッチ２３は、図３に示すように、超音波診断装置１０の操作者が超音波プローブ１を手に持って操作するとき、押下して入力操作が容易なように一部が超音波プローブ１の外側に突出して配置される。
【００１７】
位置検出部３は、磁場を発生するトランスミッタ３１、トランスミッタ３１が発生した磁場を検出するレシーバ３２、及び超音波プローブ１の位置及び角度のデータを生成する信号処理部３３を備えている。
【００１８】
トランスミッタ３１は、被検体Ｐの近傍に配置され、磁場中心部から外側に向かって磁場を形成する。被検体Ｐの検査は、超音波プローブ１に装着されたレシーバ３２が、トランスミッタ３１の磁場を正確に検出可能な磁場エリア内で行われる。レシーバ３２は、トランスミッタ３１が発生する３次元方向の磁場を検出して信号処理部３３に出力する。
【００１９】
信号処理部３３は、レシーバ３２の検出信号に基づいて、トランスミッタ３１を原点とする空間におけるレシーバ３２の座標を求め、この求めた座標に基づいて超音波プローブ１の座標である位置データを生成する。また、レシーバ３２が形成する座標系の回転角度を求め、この求めた回転角度に基づいて超音波プローブ１の回転角度である角度データを生成する。そして、生成した位置及び角度データをシステム制御部８に出力する。
【００２０】
送受信部４は、被検体Ｐに放射する超音波パルスの繰り返し周期（Ｔｒ）を決定するレートパルスを発生させ、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と所定の走査方向に超音波を送波するための偏向用遅延時間とを前記レートパルスに与えた後、超音波プローブ１に内蔵されたＮ個の圧電振動子を駆動し、被検体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超音波プローブ１に出力する。
【００２１】
また、超音波プローブ１から出力された微小な超音波受信信号を増幅して十分なＳ／Ｎを確保し、この超音波受信信号に対して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と二次元の走査面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つに纏めて画像データ生成部５に出力する。
【００２２】
画像データ生成部５は、送受信部４から出力された信号に対して包絡線検波を行った後、対数変換する。この対数変換した信号をデジタル信号に変換して、Ｂモード画像データを生成する。また、送受信部４から出力された信号に対してドプラ偏移周波数を検出しデジタル信号に変換した後、血流情報のみを抽出して、その抽出したドプラ信号に対して自己相関処理を行う。この自己相関処理結果に基づいて血流の平均流速値、分散値等の血流情報として表されるドプラモード画像データを生成する。そして生成したＢモード画像データやドプラモード画像データの二次元画像データを走査変換する。更に、システム制御部８から供給される超音波プローブ１の位置及び角度データに基づいて、複数の二次元画像データから三次元画像データを生成する。
【００２３】
表示部６は、変換回路、モニタなどを備え、画像データ生成部５から出力された画像データを内部の変換回路のＤ／Ａ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。
【００２４】
操作部７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を備え、被検体ＰのＩＤ、氏名等の被検体情報を設定する入力操作、送受信条件や画像データ生成モード等の撮像条件を設定する入力操作、検査開始操作、検査終了操作等が行われると、その入力情報をシステム制御部８に供給する。
【００２５】
システム制御部８は、ＣＰＵや記憶回路を備え、操作部７やプローブ保持部２のスイッチ２３の入力操作により供給される各種の入力情報に基づいて、プローブ保持部２の機構制御部２２、位置検出部３、送受信部４、画像データ生成部５、及び表示部６の各ユニットの制御やシステム全体の制御を行なう。
【００２６】
次に、図１乃至図４を参照して、プローブ保持部２の構成の詳細を説明する。  
図４は、プローブ保持部２の保持機構２１の構成を示した図である。保持機構２１は、超音波プローブ１を所定の角度に保持させるための駆動力を発生する第１のモータ２１１と、この第１のモータ２１１により矢印Ｒ１方向に回転する回転軸２１２と、この回転軸２１２を中心として回転可能に回転軸２１２に固定された円盤状の回転体２１３と、回転軸２１２を回転可能に保持する２つの第１の回動軸２１５を有する第１のフレーム２１４とを備えている。
【００２７】
また、第１の回動軸２１５を介して第１のフレーム２１４を矢印Ｒ２方向に回動する第２のモータ２１６と、第１の回動軸２１５を介して第１のフレーム２１４を回動可能に保持する２つの第２の回動軸２１９を有する第２のフレームと２１７と、第１の回動軸２１５を介して第１のフレーム２１４を第２のフレーム２１７に固定する第１のブレーキ２１８と、第２の回動軸２１９を介して第２のフレーム２１７を矢印Ｒ３方向に回動する第３のモータ２２０と、第２の回動軸２１９を介して第２のフレーム２１７を回動可能に保持する２つの支持アーム２２１と、第２の回動軸２１９を介して第２のフレーム２１７を支持アーム２２１に固定する第２のブレーキ２２２とを備えている。
【００２８】
第１のモータ２１１は、第１のフレーム２１４の下端部における外面に固定され、超音波プローブ１の先端部が下方に向いているとき、保持機構２１の停止中には自重により、回転軸２１２を鉛直方向に向けて保持する。そして、機構制御部２２の作動の制御信号に基づいて、回転軸２１２をＲ１方向に回転する。また、機構制御部２２の停止の制御信号に基づいて、回転軸２１２の回転を停止する。
【００２９】
回転軸２１２は、第１のモータ２１１に一端部が連結され、両端部の近傍が第１のフレーム２１４に回転可能に保持される。そして、第１のモータ２１１の回転により、第１の速度又はこの第１の速度よりも速い第２の速度でＲ１方向に回転する。
【００３０】
回転体２１３は、保持機構２１にジャイロ効果を発生させるために設けられ、回転軸２１２に対して垂直に貫設固定されている。また、第１のフレーム２１４から離間して配置される。そして、回転軸２１２の回転により、回転軸２１２を回転中心として回転軸２１２と同じ方向に同じ速度で回転する。
【００３１】
第１のフレーム２１４は、円形又は楕円形を成し、回転体２１３の外側に配置される。また、第１の回動軸２１５を回動中心としてＲ２方向に回動可能に第２のフレーム２１７に保持されている。
【００３２】
２つの第１の回動軸２１５は、夫々一端面が第１のフレーム２１４の外面に接合されている。また、２つの第１の回動軸２１５の一方の軸の他端部に第２のモータ２１６が連結され、他方の軸の他端部の近傍に第１のブレーキ２１８が配置される。そして、第１のフレーム２１４が鉛直方向である基準角度に対して±９０°未満の範囲内でＲ２方向に回動する。
【００３３】
第２のモータ２１６は、超音波プローブ１に対する回転軸２１２の角度を設定するために設けられ、第２のフレーム２１７に保持されている。そして、機構制御部２２の作動の制御信号に基づいて、第１のフレーム２１４の角度を設定する。また、機構制御部２２の停止の制御信号に基づいて、第２のモータ２１６の回転軸が回動自在になる。
【００３４】
第２のフレーム２１７は、第１のフレーム２１４から離間して外側に配置される。また、第２の回動軸２１９を回動中心としてＲ３方向に回動可能に支持アーム２２１に保持されている。そして、回転体２１３の中心を通り回転軸２１に直交する仮想の第１の直線２１７ａ上に配置された第１の回動軸２１５を中心として第１のフレーム２１４を回動可能に保持する。
【００３５】
２つの第２の回動軸２１９は、夫々一端面が第２のフレーム２１７の外面に接合されている。また、２つの第２の回動軸２１９の一方の軸の他端部に第３のモータ２２０が連結され、他方の軸の他端部の近傍に第２のブレーキ２２２が配置されている。そして、第２のフレーム２１７が水平である基準角度に対して±９０°未満の範囲内でＲ３方向に回動する。
【００３６】
第１のブレーキ２１８は、設定した回転軸２１２の角度を固定するために設けられ、第２のフレーム２１７に保持されている。そして、機構制御部２２の作動の制御信号に基づいて、第１のフレーム２１４を第２のフレーム２１７に固定する。また、機構制御部２２の停止の制御信号に基づいて、第２のフレーム２１７に対して第１のフレーム２１４を回動自在に開放する。
【００３７】
第３のモータ２２０は、回転軸２１２の角度を設定するために設けられ、支持アーム２２１に保持されている。そして、機構制御部２２の作動の制御信号に基づいて、第２のフレーム２１７の角度を設定する。また、機構制御部２２の停止の制御信号に基づいて、第３のモータ２２０の回転軸が回動自在になる。
【００３８】
２つの支持アーム２２１は、超音波プローブ１に固定され、第２のフレーム２１７から離間して外側に配置される。そして、回転体２１３の中心を通り第１の直線２１７ａに直交する仮想の第２の直線２２１ａ上に配置された第２の回動軸２１９を中心として第２のフレーム２１７を回動可能に保持する。
【００３９】
第２のブレーキ２２２は、設定した回転軸２１２の角度を固定するために設けられ、支持アーム２２１に保持されている。そして、機構制御部２２の作動の制御信号に基づいて、第２のフレーム２１７を支持アーム２２１に固定する。また、機構制御部２２の停止の制御信号に基づいて、支持アーム２２１に対して第２のフレーム２１７を回動自在に開放する。
【００４０】
機構制御部２２は、システム制御部８から供給される作動及び停止の制御信号に基づいて、保持機構２１における各第１乃至第３のモータ２１１，２１６，２２０や各第１及び第２のブレーキ２１８，２２２を制御する。そして、保持機構２１への制御信号は、送受信部４に接続された超音波プローブ１と送受信部４の間の信号を伝送するケーブル内に併設された信号線を介して送信される。
【００４１】
スイッチ２３は、操作部７から検査開始操作が行われた後、検査終了操作が行われるまでの検査中に保持機構２１を作動及び停止させるための入力デバイスであり、その入力情報はシステム制御部８に出力される。システム制御部８では、スイッチ２３から出力される入力情報に基づいて、操作部７から設定されたスイッチ２３の複数の機能である第１乃至第３のモードのいずれかのモード、並びに静止モード、移動モード、及び煽りモードのいずれかのモードに従って機構制御部２２を制御する。
【００４２】
ここで、第１のモードが設定されている場合、機構制御部２２は、スイッチ２３が押下されているときに保持機構２１を作動させ、スイッチ２３が開放されているときに保持機構２１を停止させる。また、第２のモードが設定されている場合、スイッチ２３が開放されているときに保持機構２１を作動させ、スイッチ２３が押下されているときに保持機構２１を停止させる。更に、第３のモードが設定されている場合、スイッチ２３の押下毎に保持機構２１を交互に作動及び停止させる。
【００４３】
以下、図１乃至図１０を参照して、超音波診断装置１０の動作の例を説明する。図５は、超音波プローブ１を被検体Ｐに対して一定の角度に固定して二次元画像データを生成する場合の超音波診断装置１０の動作を示すフローチャートである。図６は、保持機構２１のジャイロ効果により超音波プローブ１に作用する力を説明するための図である。
【００４４】
また、図７は、超音波プローブ１を被検体Ｐの体表に沿って移動して三次元画像データを生成する場合の超音波診断装置１０の動作を示すフローチャートである。図８は、超音波プローブ１を移動操作する場合の保持機構２１における回転軸２１２を設定する方向を示す図である。図９は、超音波プローブ１を煽り操作を説明するための図である。図１０は、超音波プローブの外側に保持機構２１を設けた例を示す図である。
【００４５】
図５において、被検体Ｐの撮影部位を反映した二次元画像データを生成するためには、超音波プローブ１を一定の角度に保つ必要がある。このため、プローブ保持部２の機構制御部２２を制御するための超音波プローブ１の角度の予め設定された許容限界値を有効にする。
【００４６】
超音波診断装置１０の操作者により、操作部７から画像データ生成モードをＢモード画像データに設定した撮像条件、被検体Ｐの被検体情報等を設定し、スイッチ２３のモードを例えば第３のモード及び静止モードに設定する操作が行われると、超音波診断装置１０は動作を開始する（ステップＳ１）。
【００４７】
ここで、複数の超音波プローブがプローブホルダ９に保持されている場合、操作部７から超音波プローブ識別操作を行うと、送受信部４に接続された超音波プローブ１内の保持機構２１における回転軸２１２が所定の角度に設定された後、第１の速度で回転する。この回転により、超音波プローブ１がプローブホルダ９から起立する。このように、プローブホルダ９に保持された複数の超音波プローブの中から送受信部４に接続された超音波プローブ１を容易に識別することができる。
【００４８】
操作部７から検査開始操作が行われると、システム制御部８は、操作部７から入力操作された撮像条件に基づいて、プローブ保持部２、送受信部４、画像データ生成部５、及び表示部６の各ユニットを制御する。被検体Ｐの撮像部位の近傍の体表に超音波プローブ１を当てることにより、画像データ生成部５は、送受信部４から受信した受信信号から被検体Ｐの例えば二次元画像データを生成して表示部６にリアルタイムに表示する。
【００４９】
機構制御部２２は、システム制御部８から供給される停止の制御信号に基づいて、保持機構２１の第１乃至第３のモータ２１１，２１６，２２０並びに第１及び第２のブレーキ２１８，２２２を停止させて、第１のフレーム２１４を第２のフレーム２１７から開放すると共に、第２のフレーム２１７を支持アーム２２１から開放する（ステップＳ２）。
【００５０】
所望の画像データを得るために超音波プローブ１の先端部を被検体Ｐの体表に当てた状態で、体表上を移動させたり、体表に対して角度を変えたりする操作が行われると、保持機構２１の回転軸２１２は、第１のモータ２１１の自重により第１のフレーム２１４及び第２のフレーム２１７が自在に回動して、鉛直方向に移動する。
【００５１】
そして、スイッチ２３を押下するｎ回目（ｎ≧１）の入力操作が行われると、システム制御部８は、スイッチ２３からの入力情報に基づいて、機構制御部２２にｎ回目の制御信号を出力する。機構制御部２２は、システム制御部８から供給されるｎ回目の制御信号に基づいて保持機構２１を制御する。そして、ｎが奇数である場合（ステップＳ３のはい）、ステップＳ４に移行する。また、ｎが偶数である場合（ステップＳ３のいいえ）、ステップＳ２に戻る。表示部６に所望の画像データが表示される度に、奇数回目の入力操作が行われる。
【００５２】
ステップＳ３の「はい」の後に、機構制御部２２は、システム制御部８から供給される作動の制御信号に基づいて、回転軸２１２が鉛直方向に向いている状態で、第１及び第２のブレーキ２１８，２２２を作動させて第１のフレーム２１４を第２のフレーム２１７に固定すると共に、第２のフレーム２１７を支持アーム２２１に固定する（ステップＳ４）。
【００５３】
第１及び第２のフレーム２１４，２１７が固定された後、機構制御部２２は、保持機構２１の第１のモータ２１１を回転させる。この回転により、回転軸２１２及び回転体２１３は、第１の速度で回転する（ステップＳ５）。
【００５４】
このように、所望の二次元画像データを得ることが可能な角度に超音波プローブ１が操作されたとき、図６に示すように、超音波プローブ１をその角度から矢印Ｒ４方向に傾けようとすると、保持機構２１のジャイロ効果による慣性力によりＲ４方向とは反対方向の矢印Ｒ５方向に反力が働く。この保持機構２１の力が超音波プローブ１に作用して、超音波プローブ１の角度のぶれを抑制することができる。これにより、超音波プローブ１を一定の角度で固定しようとする操作者の手への負担を軽減し、二次元画像データの精度を高めることができる。
【００５５】
所望の画像データがすべて得られた後、操作部７から検査終了操作が行われると、システム制御部８は、プローブ保持部２、送受信部４、画像データ生成部５、及び表示部６を停止させる。機構制御部２２は、システム制御部８からの停止の制御信号に基づいて、第１のモータ２１１を停止させて回転軸２１２及び回転体２１３の回転を停止させると共に、第１及び第２のブレーキ２１８，２２２を停止させて第１及び第２のフレーム２１４，２１７を開放する（ステップＳ６）。そして、超音波診断装置１０は動作を終了する（ステップＳ７）。
【００５６】
なお、操作部７からの検査開始操作と共に位置検出部３で超音波プローブ１の角度の検出を開始させ、スイッチ２３の奇数回目の入力操作が行われた後に位置検出部３から出力される角度データが、そのスイッチ２３の入力操作が行われたときに位置検出部３から出力された開始の角度データに対して予め設定された許容限界角度に達した時点で、回転軸２１２及び回転体２１３を第１の速度から第２の速度に上げるように実施してもよい。これにより、超音波プローブ１により大きな力を作用させることが可能となり、超音波プローブ１をその角度で保持する操作の負担を更に軽減することができる。
【００５７】
図７は、超音波プローブ１を被検体Ｐの体表に沿って移動して三次元画像データを生成する場合の超音波診断装置１０の動作を示したフローチャートである。超音波プローブ１を移動して三次元画像データを生成する場合、超音波プローブ１を一定の速度や角度で移動させる必要がある。このため、機構制御部２２を制御するための超音波プローブ１の移動速度及び角度の予め設定された許容限界値を有効にする。なお、移動速度の許容限界値だけを有効にする設定するようにしてもよい。この場合、機構制御部２２は、移動速度の許容限界値に基づいて保持機構２１を制御する。
【００５８】
超音波診断装置１０の操作者により操作部７から画像データ生成モードを三次元画像データに設定した撮像条件、被検体Ｐの被検体情報等を設定し、スイッチ２３を例えば第３のモード及び移動モードに設定する操作が行われると、超音波診断装置１０は動作を開始する（ステップＳ１１）。
【００５９】
そして、操作部７から検査開始操作が行われると、システム制御部８は、操作部７から入力された撮像条件に基づいて、プローブ保持部２、位置検出部３、送受信部４、画像データ生成部５、及び表示部６の各ユニットを制御する。被検体Ｐの撮像部位の近傍の体表に超音波プローブ１を当てることにより、画像データ生成部５は、送受信部４から受信した受信信号から被検体Ｐの例えば二次元画像データを生成して表示部６にリアルタイムに表示する。
【００６０】
機構制御部２２は、システム制御部８から供給される停止の制御信号に基づいて、保持機構２１の第１乃至第３のモータ２１１，２１６，２２０並びに第１及び第２のブレーキ２１８，２２２を停止させて、第１のフレーム２１４を第２のフレーム２１７から開放すると共に、第２のフレーム２１７を支持アーム２２１から開放する（ステップＳ１２）。
【００６１】
所望の撮影部位を探索するために超音波プローブ１を被検体Ｐの体表上を移動させたり、体表に対して角度を変えたりする操作が行われると、保持機構２１の回転軸２１２は鉛直方向に向けて移動する。
【００６２】
次いで、所望の三次元画像データを得るために超音波プローブ１を被検体Ｐの体表上の出発位置に定めた後、スイッチ２３を押下してＯＮする操作が行われると、システム制御部８は、スイッチ２３からの入力情報に基づいて、機構制御部２２に作動の制御信号を出力する。また、位置検出部３から出力される位置及び角度データ（出発位置及び角度データ）を内部の記憶回路に保存する。
【００６３】
機構制御部２２は、システム制御部８から供給される制御信号に基づいて、回転軸２１２が鉛直方向に向いている状態で、第１及び第２のブレーキ２１８，２２２を作動させて第１のフレーム２１４を第２のフレーム２１７に固定すると共に、第２のフレーム２１７を支持アーム２２１に固定する（ステップＳ１３）。
【００６４】
第１及び第２のフレーム２１４，２１７が固定された後、機構制御部２２は、保持機構２１の第１のモータ２１１を回転させる。この回転により、回転軸２１２及び回転体２１３は、第１の速度で回転する（ステップＳ１４）。
【００６５】
そして、超音波プローブ１を出発位置から移動させる操作が行われると、システム制御部８は、位置検出部３から出力される位置データ及び内部の記憶回路に保存した出発位置データに基づいて、出発位置から移動した位置における超音波プローブ１の移動速度を算出する。また、位置検出部３から出力される角度データ及び内部の記憶回路に保存した出発角度データに基づいて、出発位置から移動した位置における角度データから出発角度データを差し引いて角度差を算出する。そして、移動した位置における算出した移動速度及び角度差が予め設定された許容限界値に達しているか否かを判定する。
【００６６】
そして、算出した移動速度及び角度差が予め設定された許容限界値に達していない場合（ステップＳ１５のいいえ）、ステップＳ２２に移行する。また、算出した移動速度が予め設定された許容限界値に達している場合、及び／又は算出した移動速度が予め設定された許容限界値に達している場合（ステップＳ１５のはい）、ステップＳ１６に移行する。
【００６７】
次いで、算出した移動速度が予め設定された許容限界値に達している場合（ステップＳ１６のはい）、ステップＳ１７に移行する。また、算出された角度差だけが予め設定された許容限界値に達している場合（ステップＳ１６のいいえ）、ステップＳ２０に移行する。
【００６８】
ステップＳ１６の「はい」の後に、位置検出部３から出力された角度データに基づいて、回転軸２１２を鉛直方向から超音波プローブ１の移動方向又は移動方向とは反対方向に傾けながら回転軸２１２を第１の速度から第２の速度に上げて回転させる（ステップＳ１７）。
【００６９】
ここで、移動速度が許容上限界値に達して速いとき、第１及び第２のブレーキ２１８，２２２を停止させた後、第２及び第３のモータ２１６，２２０により、第１のフレーム２１４及び第２のフレーム２１７を回動させる。そして、図８（ａ）に示すように、回転軸２１２を鉛直方向から移動方向に対して反対方向である矢印Ｒ６方向に傾けて、移動方向と回転軸２１２の間の角度θ１が鈍角になるように設定する。回転軸２１２の設定後、第１及び第２のブレーキ２１８，２２２を作動させて、第１及び第２のフレーム２１４，２１７を、第２のフレーム２１７及び支持アーム２２１に固定する。
【００７０】
また、移動速度が許容下限界値に達して遅いとき、第１及び第２のブレーキ２１８，２２２を停止させた後、第２及び第３のモータ２１６，２２０により、第１のフレーム２１４及び第２のフレーム２１７を回動させる。そして、図８（ｂ）に示すように、回転軸２１２を鉛直方向から移動方向である矢印Ｒ７方向に傾けて、移動方向と回転軸２１２の間の角度θ２が鋭角になるように設定する。回転軸２１２の設定後、第１及び第２のブレーキ２１８，２２２を作動させて、第１及び第２のフレーム２１４，２１７を、第２のフレーム２１７及び支持アーム２２１に固定する。
【００７１】
このように、三次元画像データを生成するための超音波プローブ１を移動する操作が行われた場合、超音波プローブ１の移動速度が予め設定された許容限界値に達したときに、その速度を抑制する保持機構２１の力が超音波プローブ１に作用して操作者に促すことにより、一定の速度で移動させることができる。
【００７２】
ステップＳ１７の後に、位置検出部３から出力された位置データに基づいて、出発位置から移動した位置における超音波プローブ１の移動速度を算出する。算出した移動速度が予め設定された許容範囲内の限界値に達しているか否かを判定する。
【００７３】
そして、算出した移動速度が予め設定された許容限界値に達していない場合（ステップＳ１８のいいえ）、ステップＳ１９に移行する。また、算出した移動速度が予め設定された許容限界値に達している場合（ステップＳ１８のはい）、ステップＳ１７に戻る。
【００７４】
ステップＳ１８の「いいえ」の後に、位置検出部３から出力された角度データに基づいて、回転軸２１２を鉛直方向に戻しながら回転軸２１２を第２の速度から第１の速度に下げて回転させる（ステップＳ１９）。その後、ステップＳ１５に戻る。
【００７５】
ここで、第１及び第２のブレーキ２１８，２２２を停止させた後、第２及び第３のモータ２１６，２２０により、第１のフレーム２１４及び第２のフレーム２１７を回動させて、回転軸２１２を出発角度データの角度に戻す。回転軸２１２を戻した後、第１及び第２のブレーキ２１８，２２２を作動させて、第１及び第２のフレーム２１４，２１７を、第２のフレーム２１７及び支持アーム２２１に固定する。
【００７６】
ステップＳ１６の「いいえ」の後に、回転軸２１２を第１の速度から第２の速度に上げて回転させる（ステップＳ２０）。
【００７７】
このように、三次元画像データを生成するための超音波プローブ１を移動する操作が行われた場合、超音波プローブ１の角度差が予め設定された許容限界値に達したときに、その角度を抑制する保持機構２１の力が超音波プローブ１に作用して操作者に促すことにより、一定の角度で移動させることができる。
【００７８】
次いで、位置検出部３から出力された角度データに基づいて、算出した角度差が予め設定された許容限界値に達しているか否かを判定する。そして、算出した角度差が予め設定された許容限界値に達している場合（ステップＳ２１のはい）、ステップＳ２０に戻る。また、算出した角度差が予め設定された許容限界値に達していない場合（ステップＳ２１のいいえ）、ステップＳ１４に戻る。
【００７９】
超音波プローブ１の移動操作を終えた後、スイッチ２３を押下してＯＦＦする操作が行われると、機構制御部２２は、システム制御部８からの停止の制御信号に基づいて、第１のモータ２１１を停止させて回転軸２１２及び回転体２１３を停止させると共に、第１及び第２のブレーキ２１８，２２２を停止させて第１及び第２の回動軸２１５，２１９を開放する（ステップＳ２２）。
【００８０】
画像データ生成部５は、スイッチ２３のＯＮ操作からＯＦＦ操作が行われるまでの間に送受信部４から受信した受信信号、及び位置検出部３から出力された位置及び角度データに基づいて三次元画像データを生成して表示部６に表示する。
【００８１】
そして、表示部６に超音波プローブ１の移動により生成された所望の三次元画像データが表示されたときに操作部７から検査終了操作を行うことにより、システム制御部８は、プローブ保持部２、位置検出部３、送受信部４、画像データ生成部５、及び表示部６を停止させ、超音波診断装置１０は動作を終了する（ステップＳ２３）。
【００８２】
このように、三次元画像データを生成するための超音波プローブ１を移動する操作が行われた場合、超音波プローブ１の移動速度が予め設定された許容限界値に達したときに、その速度を抑制する保持機構２１の力が超音波プローブ１に作用して操作者に促すことにより、一定の速度で移動させることができる。また、超音波プローブ１の角度差が予め設定された許容限界値に達したときに、その角度を抑制する保持機構２１の力が超音波プローブ１に作用して操作者に促すことにより、一定の角度で移動させることができる。これにより、超音波プローブ１を一定の速度及び角度に保持して移動しようとする操作者の手への負担を軽減し、三次元画像データの精度を高めることができる。
【００８３】
なお、超音波プローブ１の移動距離を設定し、スイッチ２３を押下してＯＮする操作が行われた後、位置検出部３から出力される位置データに基づいて出発位置から移動した距離が予め設定された許容限界値に達したときに、保持機構２１をステップＳ１７と同様に制御して、超音波プローブ１に移動を抑制する保持機構２１の力が作用して操作者に促すことにより、設定した距離を移動させることができる。これにより、超音波プローブ１を設定した距離を移動させようとする操作の負担を軽減し、三次元画像データの精度を高めることができる。また、撮像部位毎に移動距離を設定することにより、操作者のスキルに頼らずに超音波プローブ１に所望の軌道を移動させることができる。
【００８４】
また、図９に示すように、三次元画像データを生成するための被検体Ｐの体表に接触した先端部を支点として超音波プローブ１を矢印Ｒ７及びＲ８方向に煽る操作が行われる場合、煽り角度の範囲を設定し、位置検出部３から出力される角度データに基づいて、超音波プローブ１の角度が設定した範囲内の予め設定された許容限界値に達したときに、停止していた第１乃至第３のモータ２１１，２１６，２２０並びに第１及び第２のブレーキ２１８，２２２の内の第１及び第２のブレーキ２１８，２２２を作動させて、第１及び第２のフレーム２１４，２１７を第２のフレーム２１７及び支持アーム２２１に固定する。そして、回転軸２１２を鉛直方向に保持した後、回転軸２１２を第１又は第２の速度で回転させ、超音波プローブ１に煽りを抑制する保持機構２１の力が作用して操作者に促すことにより、設定した範囲を煽ることができる。これにより、超音波プローブ１を設定した範囲で煽ろうとする操作の負担を軽減し、三次元画像データの精度を高めることができる。
【００８５】
更に、三次元画像データを生成するための超音波プローブ１を煽る操作が行われる場合、超音波プローブ１を煽る角速度が予め設定された許容限界値に達したときに、その角速度を抑制する保持機構２１の力が超音波プローブ１に作用して操作者に促すことにより、一定の角速度で煽ることができる。これにより、超音波プローブ１を一定の角速度で煽ろうとする操作者の手への負担を軽減し、三次元画像データの精度を高めることができる。
【００８６】
更にまた、超音波の走査方向に超音波プローブ１を移動させ、移動した範囲における複数の二次元画像データを合成して二次元の広範囲なパノラマ画像データを生成するための超音波プローブ１を移動する操作が行われる場合、パノラマ画像データの生成モード、並びにスイッチ２３の機能を第１乃至第３のモードのいずれかのモード及び移動モードに設定する。そして、超音波プローブ１の移動速度が予め設定された許容限界値に達したときに、その速度を抑制する保持機構２１の力が超音波プローブ１に作用して操作者に促すことにより、一定の速度で移動させることができる。これにより、超音波プローブ１を一定の速度で移動させようとする操作者の手への負担を軽減し、パノラマ画像データの精度を高めることができる。
【００８７】
以上述べた本発明の実施例によれば、保持機構２１のジャイロ効果により一定の角度で保持する力が超音波プローブ１に作用して、超音波プローブ１の角度のぶれを抑制することができる。
【００８８】
また、画像データを生成するために超音波プローブ１を移動する操作を行う場合、超音波プローブ１の移動速度が予め設定された許容限界値に達したときに、超音波プローブ１にその速度を抑制する保持機構２１の力が作用して操作者に促すことにより、一定の速度で移動させることができる。また、超音波プローブ１を煽る操作を行う場合、超音波プローブ１を煽る角速度が予め設定された許容限界値に達したときに、その角速度を抑制する保持機構２１の力が超音波プローブ１に作用して操作者に促すことにより、一定の角速度で煽ることができる。
【００８９】
更に、画像データを生成するために超音波プローブ１を設定した距離を移動する操作を行う場合、位置検出部３から出力される位置データに基づいて、超音波プローブ１の出発位置から移動した距離が設定した移動距離の予め設定された許容限界値に達したときに、超音波プローブ１に移動を抑制する保持機構２１の力が作用して操作者に促すことにより、設定した距離を移動させることができる。また、設定した角度の範囲で煽る操作を行う場合、位置検出部３から出力される角度データに基づいて、超音波プローブ１の角度が設定した範囲内の予め設定された許容限界値に達したときに、超音波プローブ１に煽りを抑制する保持機構２１の力が作用して操作者に促すことにより、設定した範囲を煽ることができる。
【００９０】
以上により、操作者の負担を軽減し、画像データの精度を高めることができる。また、操作者のスキルの差異によって超音波プローブ１の操作に起因する検査の質の差を低減すると共に、検査の質の向上を図ることができる。
【００９１】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、図１０に示すように、超音波プローブの外側に着脱可能に保持機構２１を配置するように実施してもよい。この超音波プローブ１ａにシステム制御部８からの制御信号の伝送が可能なコネクタ１ｂを設け、保持機構２１、この保持機構２１の支持アーム２２１が固定された保持機構２１を覆うケース２４ａ、及びこのケース２４ａの一部に設けられた保持機構２１に制御信号の伝送が可能なコネクタ１ｂに係合するコネクタ２４ｂにより構成されるアタッチメント２４を取り付ける。そして、保持機構２１を必要としないときには超音波プローブ１ａから取り外すことができる。これにより、超音波プローブ１ａを小型化することができる。
【００９２】
また、複数の保持機構２１を設け、各回転軸２１２が同一方向に向かないように制御し、その上で各回転軸２１２の回転速度を変更することにより、速やかに超音波プローブにその角度を変える保持機構２１の力を与えることができる。また、各回転軸２１２が同一方向に向くように制御し、その上で各回転軸２１２の回転の速度を変更することにより、超音波プローブに強力な保持機構２１の力を与えることができる。
【００９３】
更に、格子状に複数の圧電振動子が配列された超音波プローブ、この超音波プローブを用いて電子的に超音波の三次元走査が可能な送受信部に置き換えるように実施してもよい。これにより、超音波プローブの角度のぶれを抑制することが可能となり、超音波プローブを、一定の角度に静止させて保持しようとする操作の負担を軽減し、画像データの精度を高めることができる。
【００９４】
更にまた、一列に複数の圧電振動子が配列された振動子部を機械的に揺動することが可能な超音波プローブを用いて三次元画像データを生成する場合、超音波プローブの角度のぶれを抑制することができる。これにより、超音波プローブを、一定の角度で固定しようとする操作者の負担を軽減し、三次元画像データの精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の実施例に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の実施例に係るプローブホルダの配置を示す図。
【図３】本発明の実施例に係るプローブ保持部のスイッチの配置を示す図。
【図４】本発明の実施例に係る保持機構の構成を示す図。
【図５】本発明の実施例に係る超音波プローブを被検体に対して一定の角度に保持して二次元画像データを生成する場合の超音波診断装置の動作を示すフローチャート。
【図６】本発明の実施例に係る保持機構のジャイロ効果により超音波プローブに作用する力を説明するための図。
【図７】本発明の実施例に係る超音波プローブを被検体の体表に沿って移動して三次元画像データを生成する場合の超音波診断装置の動作を示すフローチャート。
【図８】本発明の実施例に係る超音波プローブを移動操作する場合の保持機構における回転軸を設定する方向を示す図。
【図９】本発明の実施例に係る超音波プローブの煽り操作を説明するための図。
【図１０】本発明の実施例に係る超音波プローブの外側に保持機構を設けた例を示す図。
【符号の説明】
【００９６】
Ｐ  被検体
１  超音波プローブ
２  プローブ保持部
３  位置検出部
４  送受信部
５  画像データ生成部
６  表示部
７  操作部
８  システム制御部
１０  超音波診断装置
２１  保持機構
２２  機構制御部
２３  スイッチ
３１  トランスミッタ
３２  レシーバ
３３  信号処理部
【図１】
2009060943.tif 000003
【図２】
2009060943.tif 000004
【図３】
2009060943.tif 000005
【図４】
2009060943.tif 000006
【図５】
2009060943.tif 000007
【図６】
2009060943.tif 000008
【図７】
2009060943.tif 000009
【図８】
2009060943.tif 000010
【図９】
2009060943.tif 000011
【図１０】
2009060943.tif 000012