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【発明の名称】 超音波診断装置用穿刺システム
【発明者】 【氏名】高尾 良依

【氏名】藤尾 浩司

【氏名】石川 学

【氏名】桜井 友尚

【氏名】本田 吉隆

【氏名】寶 敏幸
【要約】 【課題】穿刺針への振動出力を調整する手間を不必要とし、鮮明な穿刺針の画像が得られる超音波診断装置用穿刺システムを提供する。

【解決手段】診断用超音波探触子２は超音波診断装置３からの送信信号により超音波を人体７内に送信し、その反射超音波を受信してＢモード像生成部１２等を経てカラーモニタ４の画面には関心部位８の画像８′等がＢモードで表示されると共に、超音波振動子２８を内蔵し、超音波振動される穿刺針５の先端側もドップラ像生成部１３等を経てカラーで表示される。ドップラ情報変換部２３は穿刺針５によるドップラデータを抽出し、その強弱に応じたレベルデータに変換した後、ウインドウレベルと比較してその範囲内とする制御信号を生成し、この制御信号で超音波振動子２８を駆動する超音波振動子駆動装置６の出力を自動制御し、穿刺針５のカラー画像が鮮明に表示される状態を維持する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ドップラ現象を利用してドップラ現象を示す物体をカラーで画像化するカラードップライメージング機能を備えた超音波診断装置と、前記超音波診断装置による超音波診断画像を表示する表示手段と、前記表示手段に表示される超音波診断画像の観察下で生体に穿刺する穿刺針と、前記穿刺針の少なくとも先端側を超音波振動させる超音波振動印加手段と、前記穿刺針の少なくとも先端側の超音波振動に対応するドップラ情報を検出するドップラ情報検出手段と、前記ドップラ情報に基づいて前記穿刺針の少なくとも先端側の超音波振動の振幅を制御する制御手段と、を設けたことを特徴とする超音波診断装置用穿刺システム。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カラードップライメージング機能を利用して穿刺針を超音波診断画像上で表示する超音波診断装置用穿刺システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、生体内に超音波を放射し、その反射超音波を受信して超音波画像を得る超音波診断装置は生体内の情報を切開することなく得られるので、患部等の観察、診断或いは必要に応じて穿刺針による組織採取などに広く用いられるようになった。
【０００３】また、ドップラ現象により、生体内の血流部分などの動きのある部分からの反射超音波の周波数は送信超音波の周波数から変化（ドップラシフト）する。このドップラ現象を利用して受信した超音波における送信超音波の周波数からの偏移を解析し、生体内の血流部分などの動きのある部分を擬似的にカラーで表示するカラーフローマッピング画像として表示したりするカラードップライメージング機能を設けた超音波診断装置も利用されるようになった。
【０００４】また、このようなカラードップライメージング機能を設けた超音波診断装置による超音波診断画像のもとで、穿刺針を用いて患部の組織を採取する場合、穿刺針の位置を術者が確認し易いように特開平４ー９２６４７号公報では加振器を設けて穿刺針を振動させることにより、その振動に伴い受信された超音波のドップラシフトから動きのある血流などの場合と同様に穿刺針を確認し易いように表示する従来例がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しなしながら、上記従来例では加振器による穿刺針を振動させる出力が高すぎたり、低すぎたりして穿刺針の超音波画像が鮮明に表示されない場合がしばしばあった。
【０００６】例えば、出力が高すぎるために、穿刺針から出力される超音波のためにその穿刺針の周囲がドップラシフトしている部分としてカラー表示されてしまうようなドップラノイズに埋もれてしまったり、穿刺針の周囲の組織も大きく振動される等のために穿刺針自体の位置が不明確になる。
【０００７】一方、穿刺針への出力が低すぎると、ドップラシフト量が小さくなりすぎてドップラシフトしていない部分との区別が困難となり、Ｓ／Ｎが低く、境界が不鮮明な画像となってしまう。このため、従来例では穿刺針を振動させる振動出力を穿刺針が明確に表示されるように適正な値に調整する手間が必要であった。
【０００８】本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、穿刺針への振動出力を調整する手間を不必要とし、鮮明な穿刺針の画像が得られる超音波診断装置用穿刺システムを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】ドップラ現象を利用してドップラ現象を示す物体をカラーで画像化するカラードップライメージング機能を備えた超音波診断装置と、前記超音波診断装置による超音波診断画像を表示する表示手段と、前記表示手段に表示される超音波診断画像の観察下で生体に穿刺する穿刺針と、前記穿刺針の少なくとも先端側を超音波振動させる超音波振動印加手段と、前記穿刺針の少なくとも先端側の超音波振動に対応するドップラ情報を検出するドップラ情報検出手段と、前記ドップラ情報に基づいて前記穿刺針の少なくとも先端側の超音波振動の振幅を制御する制御手段と、を設けることにより、穿刺針の少なくとも先端側の超音波振動に対応するドップラ情報に応じて超音波振動の振幅を制御することができ、従って穿刺針の少なくとも先端側を鮮明にカラー表示する状態に設定することが可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）図１ないし図３は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は第１の実施の形態の超音波診断装置用穿刺システムの構成を示し、図２は穿刺針の先端側を示し、図３はドップラ情報変換手段の構成を示す。
【００１１】本実施の形態はドップラ現象を利用してドップラ現象を示す物体をカラーで画像化するカラードップライメージング機能を備えた超音波診断装置用穿刺システムにおいて、穿刺により組織を採取等する穿刺針の少なくとも先端側を超音波振動させ、その超音波振動に基づくドップラ情報を検出してそのドップラ情報に応じて穿刺針の少なくとも先端側の超音波振動の振幅を制御することにより表示手段に表示される穿刺針の少なくとも先端側を鮮明にカラー表示する状態に自動設定するものである。
【００１２】図１に示すように本発明の第１の実施の形態の超音波診断装置用穿刺システム１は診断用の超音波画像を得るために診断用超音波を送信及び受信する診断用超音波探触子２と、この診断用超音波探触子２に超音波駆動信号（送信信号）を印加すると共に、受信した超音波エコー信号に対する信号処理を行い映像信号を生成する処理と、受信した超音波エコー信号に対し、送信に用いた超音波周波数からの偏移している部分を抽出してその部分をカラー画像で表示するように前記映像信号と合成してカラーの映像信号を生成する処理を行う超音波診断装置３と、この超音波診断装置３からのカラー映像信号により対応する超音波診断画像を表示するカラーモニタ４と、超音波診断画像の観察下で組織の採取を穿刺操作を介して行う穿刺針５と、この穿刺針５に内蔵された超音波振動子を駆動する超音波振動子駆動装置６とから構成される。
【００１３】診断用超音波探触子２は例えば円弧形状部の超音波送受信部２ａの内側の円弧面に沿って電子スキャン型の超音波振動子アレイが配置され、超音波診断装置３の内部の送受信部１１（の送信回路）で発生した送信信号が図示しないマルチプレクサを介して順次印加されることにより超音波をセクタ状に電子スキャン（走査）し、この超音波送受信部２ａが接触する人体７の表面からその内部の診断しようとする関心部位８に向けて超音波を送波する。
【００１４】そして、音響インピーダンスの変化部分で反射された超音波は超音波振動子アレイにおける同じ超音波振動子で受信されて、電気信号つまり超音波エコー信号に変換され、送受信部１１（の受信回路）に入力されて増幅された後、Ｂモード像生成部１２とドップラ像生成部１３とに入力される。
【００１５】上記送受信部１１の送信信号の発生及び受信動作、図示しないマルチプレクサの切換動作、Ｂモード像生成部１２、ドップラ像生成部１３の処理動作はシステムコントローラ１４によって制御される。
【００１６】Ｂモード像作成部１２は、送受信部１１で増幅され、各走査方向に沿って時系列で入力されるエコー信号の包絡線を検波し、対数増幅などで増幅し、エコー信号の振幅に対応したデジタルのエコーデータにＡ／Ｄ変換する処理を行うＢモード検波部１５と、各走査方向に対するエコーデータ（音線データ）を時系列に順次記憶し、１枚の超音波断層像を構築するのに必要な記憶容量を有するフレームメモリ１６と、このフレームメモリ１６に記憶されたエコーデータを補間し、横方向の変位ｘ、縦方向の変位ｙの形式で表される直交座標形式で表現された超音波断層像データに変換するＤＳＣ１７とを備えて構成されている。
【００１７】また、ドップラ像生成部１３は、ドップラ情報を検出或いは抽出するドップラ情報検出部１８と、１枚のカラードップラシフト像を構成するのに必要なドップラデータを記憶するフレームメモリ１９と、このフレームメモリ１９に記憶されたドップラデータを補間し、横方向の変位ｘ、縦方向の変位ｙの形式で表される直交座標形式で表現されたドップラ像データに変換するＤＳＣ２０とを備えて構成されている。
【００１８】ドップラ情報検出部１８はドップラ情報を検出するために、エコー信号に対してＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理等を行い、送信信号の周波数からの周波数偏移（ドップラシフト情報）成分を抽出する演算を行い、その情報を時系列に、つまり時間軸をアドレスとしてフレームメモリ１９に記憶する。
【００１９】この場合、周波数偏移部分で、高い方にずれた部分と低い方にずれる部分とを区別してフレームメモリ１９を構成する複数のプレーンメモリに記憶する。例えば、高い方にずれた部分は赤で表示するための赤ブレーンメモリに記憶し、低い方にずれた部分は青で表示するための青ブレーンメモリに記憶する。
【００２０】両ＤＳＣ１７、２０の出力信号はミキサ２１で混合或いは合成された後、Ｄ／Ａ変換器２２を経てカラーモニタ４で表示される。
【００２１】この場合、ＤＳＣ１７からの出力信号は、同じ値のＲ，Ｇ，Ｂ信号としてミキサ２１に入力され、一方ＤＳＣ２０からの出力信号は（ドップラシフトの方向に応じて）Ｒ，Ｂ信号としてミキサ２１に入力される。
【００２２】従って、Ｂモード像の映像信号はカラーモニタ４にはモノクロ（より具体的には白黒）の映像信号として入力され、一方ドップラ像の映像信号はカラーの映像信号としてカラーモニタ４に入力される。そして、カラーモニタ４のモニタ画面には、モノクロで超音波断層像が表示されると共に、その画像上で、ドップラシフトしている部分は赤及び青の色成分を用いてカラー表示されるようにしている。
【００２３】一方、穿刺針５はその基端部に設けられた把持部２５と、この把持部２５からテーパ形状にされたテーパ部と一体的に形成された外套（外筒）２６と、図２に示すようにこの外套２６の内側に設けられた内針２７とから構成される。
【００２４】そして、把持部２５の内部には例えば内針２７及び外套２６を超音波振動させる超音波振動子２８が内蔵されている。この超音波振動子２８は超音波振動子駆動装置６からの超音波駆動信号により、超音波振動する。この超音波振動により、診断用超音波振動子２から出力される超音波で観測すると、ドップラシフトした超音波エコー信号となる。
【００２５】本実施の形態では上記フレームメモリ１９に記憶されたドップラデータはドップラ情報変換部２９によって読み出される等して参照され、超音波振動子２８により超音波振動された部分のドップラデータのみを抽出し、このドップラデータに基づいてカラーモニタ４に表示した場合に穿刺針５の画像（具体的には図１に示すように穿刺針５の外套２６の画像２６′及び内針２７の画像２７′）が鮮明にカラー表示されるような振幅で振動されるような制御信号を生成して、この制御信号で超音波振動子駆動装置６の出力を自動制御するようにしている。
【００２６】図３はドップラ情報変換部２３の構成をブロック図で示す。上記フレームメモリ１９に記憶されたドップラデータにおける超音波振動子２４により振動された穿刺針５のドップラデータはドップラデータ抽出手段３１により抽出される。
【００２７】ドップラデータとしては血流などの移動体によるものの他に、本実施の形態に係る振動された穿刺針５によるものがある。この穿刺針５によるものは振動されるので、血流のように殆ど一定速度で流れる場合の正側（高い周波数側）或いは負側（低い周波数側）のドップラシフトに対して同じ部位から正負に跨るドップラシフトとして観測される。
【００２８】この現象を利用して、本実施の形態ではドップラデータ抽出手段３１として例えば送信信号の周波数からその周波数より少し高い周波数までを通す狭い帯域の第１のバンドパスフィルタと、送信信号の周波数からその周波数より少し低い周波数までを通す狭い帯域の第２のバンドパスフィルタを通して穿刺針５によるドップラデータ成分のみを抽出するようにしている。
【００２９】なお、超音波振動子２８の振動周波数に比べて殆ど静止していると見なせるような（心臓等のようにゆっくり振動しているような）臓器の動きによるドップラデータはフィルタのカットオフ周波数の設定により排除できる。
【００３０】また、上記２つのバンドパスフィルタを用いる代わりに、穿刺針５のドップラ情報を得るために使用される超音波振動子２４の振動周波数は血流によるドップラシフトよりも一般的に大きなドップラシフト量が得られるような値が使用される（実際には小さいドップラシフト量から大きなドップラシフト量まで混ざったものとなる）ので、血流によるドップラシフトの偏移周波数よりも大きな偏移周波数成分を通すフィルタを用いて穿刺針５によるドップラデータ成分を抽出するようにしても良い。
【００３１】この場合、小さなドップラシフト部分は欠落するが、その欠落する割合は殆ど一定となるので、穿刺針５によるドップラデータの総量を算出することに問題となることは少ない。
【００３２】ドップラデータ抽出手段３１により抽出されたドップラデータはドップラデータ／レベル変換器３２によりドップラデータの強弱が電圧値等のレベルデータに変換された後、出力制御手段３３に送られる。
【００３３】このレベルデータに変換する場合、抽出されたドップラデータの領域でドップラデータ量全体を除算して規格化されたレベルデータに変換する。つまり、穿刺針５の画像部分の大きさに依存して表示レベルが変動してしまうのを防止するようにしている。
【００３４】但し、ドップラデータ抽出手段３１により抽出されるドップラデータ量がゼロであったり、そのドップラデータ量全体が誤差の影響が大きくなるような小さな値の場合には、超音波振動子駆動装置６の出力を制御しないようにする（後述）。
【００３５】ドップラデータ／レベル変換器３２のレベルデータはウインドウコンパレータ３４にも送られ、このウインドウコンパレータ３４のウインドウレベル３５と比較され、その比較出力が出力制御手段３３に送られる。なお、このウインドウコンパレータ３４におけるウインドウレベル３５は術者等が可変設定できるようにレベル設定手段３６が設けてある。
【００３６】上記出力制御手段３３はウインドウレベル３５と比較された比較出力がこのウインドウレベル３５の範囲内であると、超音波振動子駆動装置６の超音波駆動信号の出力レベルをそのまま保持する制御信号を出力し、範囲外の場合には範囲内となるように制御信号を出力する。
【００３７】例えば、２本の伝送線（グランド線は除く）を介して２値化された２つの信号を出力し、例えば１、０の場合は範囲内の制御信号、その他の場合で例えば０、０の場合は小さすぎる場合の制御信号、１、１は大きすぎる制御信号を出力する。またドップラデータが検出されなかったり、自動制御するには誤差が大きすぎるような場合には例えば１、０の制御信号を出力し、この場合には超音波振動子駆動装置６の出力を制御しないようにしている。
【００３８】超音波振動子駆動装置６はこれらの制御信号により、駆動信号の出力の大きさを調整して、範囲内となる制御信号（この制御信号を適正制御信号と略記）に対応する出力状態を維持する。この適正制御信号に対応した駆動信号の出力の大きさはモニタ画面上で超音波診断画像を観察した場合、カラードップライメージング機能で表示される穿刺針５の画像が鮮明にカラー表示される状態となるようにウインドウレベル３５を適切な値に設定できるようにしている。
【００３９】このウインドウレベル３５は工場からの出荷前に設定しても良いし、術者側で適正な値に設定するようにしても良い。また、使用する穿刺針５の太さ等に応じてウインドウレベル３５の大きさ、ウインドウ幅等を可変設定できるようにしても良い。
【００４０】例えば、穿刺針５の太さによらずに一定の振幅で振動させるようにする場合には、太い穿刺針の場合には細い場合よりも強く超音波振動子２８を振動させることが必要になり、得られるカラードップラ像の太さも周囲をより振動させることになるので、より太く表示されるようになる可能性がある。従って、太い場合にはウインドウレベル３５の大きさを低くする等に可変設定するようにしても良い。
【００４１】また、穿刺針５の太さ、使用部位等に応じて適切と思われるウインドウレベル３５のデータをメモリ等に複数用意し、その中から選択してウインドウレベル３５として使用するようにしても良い。
【００４２】次に第１の実施の形態の作用を以下に説明する。図１に示すように超音波診断装置３に診断用超音波探触子２を接続し、また、ドップラ情報変換部２９の出力端に超音波振動子駆動装置６の出力制御端を接続し、さらにこの超音波振動子駆動装置６の駆動信号出力端を穿刺針５の超音波振動子２８の駆動用電極に接続する。また、診断用超音波探触子２の超音波送受信部２ａを人体７の腹部などに押し当てて、超音波を腹部側に伝送できる状態に設定する。
【００４３】そして、超音波診断装置３の図示しない電源スイッチをＯＮすることにより、超音波診断装置３の送受信部１１から送信信号がパルス状に診断用超音波探触子２に出力されると共に、受信してエコー信号に変換する。
【００４４】このエコー信号はＢモード像生成部１２とドップラ像生成部１３に入力される。Ｂモード像生成部１２ではＢモード像を生成し、ドップラ像生成部１３ではドップラ像を生成する。
【００４５】Ｂモード像の映像信号データはミキサ２１等を経てカラーモニタ４に入力され、モニタ画面にモノクロの超音波診断画像として表示される。この超音波診断画像上に関心部位８の画像８′が表示されるように診断用超音波探触子２を腹部に押しつける位置を調整する。
【００４６】また、ドップラ像生成部１３で生成されたドップラ像データはミキサ２１等を経てカラーの映像信号となり、カラーモニタ４に入力され、モニタ画面にはモノクロの超音波診断画像上に血流などのドップラ現象を生じる部位がカラー表示される。
【００４７】この場合、例えば血流が超音波探触子２側に流れていると、高い周波数に偏移したドップラシフトとして検出され、赤の色でカラー表示され、超音波探触子２から遠ざかる側に流れていると、低い周波数に偏移したドップラシフトとして検出され、青の色でカラー表示されることになる。
【００４８】そして、関心部位８の組織を採取して生検する必要がある場合には、超音波振動子駆動装置６の電源スイッチをＯＮにして、穿刺針５の先端側を関心部位８に向けて腹部に刺入する。
【００４９】穿刺針５を刺入する場合には、通常、診断用超音波探触子２の超音波走査領域を含む面で、その超音波走査領域内に穿刺針５の先端側をガイドするガイド部材を診断用超音波探触子２に取り付けて行う。
【００５０】穿刺針５の先端側が超音波走査領域内に現れると、ドップラ像生成部１３によりフレームメモリ１９には血流によるドップラデータの他に穿刺針５の先端側の部分に対応するドップラデータが記憶されるようになる。
【００５１】そして、血流のカラードップラ像と共に、穿刺針５のカラードップラ像が超音波診断画像に重畳して表示されるようになる。この場合、穿刺針５は赤と青或いはこれらを混ぜたような色でカラー表示されることになる。このカラー表示は擬似カラー表示手法を用いているので、その表示手法に応じたカラー表示が行われることになる。
【００５２】穿刺針５（の超音波振動）によるドップラデータはドップラ情報変換部２９により抽出される。この抽出されたドップラデータがあるしきい値未満であると、超音波振動子駆動装置６の出力は変更されないが、しきい値以上になると、ウインドウレベルと比較されてこのウインドウレベルの範囲内に設定するような制御信号が超音波振動子駆動装置６に出力される。
【００５３】従って、本実施の形態によれば、術者は超音波振動子駆動装置６の出力を調整しなくても、穿刺針５の画像がモニタ画面に鮮明に表示されるような出力状態に自動的に設定され、その状態が維持される。
【００５４】また、穿刺針５の刺入量によりその負荷が変化した場合にも、従来はその負荷に応じて出力を調整しなければならなかったが、本実施の形態では規格化されたレベルで出力の制御を行うので、負荷が変動する場合にもその変動の影響を軽減して鮮明に表示されるような状態を維持できる。つまり、本実施の形態によれば、超音波振動子駆動装置６の出力を調整する手間を大幅に軽減できる。
【００５５】（第２の実施の形態）次に本発明の第２の実施の形態を図４ないし図７を参照して説明する。図４は第２の実施の形態の超音波診断装置用穿刺システムの構成を示し、図５は内針の構成例を示し、図６は関心部位設定手段と針検出手段の構成を示し、図７はモニタ画面に表示される画像を示す。
【００５６】本実施の形態はさらに内針の先端が生検しようとする関心部位に所定距離まで近づいた場合には穿刺針への超音波駆動信号を停止させる等の自動制御を行うようにしたものである。
【００５７】図４に示す第２の実施の形態の超音波診断装置用穿刺システム４１は図１のシステム１においてさらに超音波診断装置３のドップラ情報変換部２９は認識手段（関心部位設定手段）４２と、距離演算手段（針検出手段）４３とを設けている。また、関心部位８を指定するためのポインチングデバイスとして例えばマウス４４が超音波診断装置３に接続されている。
【００５８】また、本実施の形態では穿刺針５が外套２６側（外套２６及びその後端の超音波振動子側）に対し、それらに設けた中空路を介して内針２７を挿通して進退自在にすると共に、この内針２７の後端に吸引手段４５を着脱自在に接続できる構造にしている。
【００５９】この内針２７は図５（Ａ）に示すように中空の管形状で、先端が鋭角的に尖った針部を有し、後端側の管外表面には目盛４６が付けてあり、外套２６内に進退移動した場合の距離などが分かるようにしている。
【００６０】或いは、図５（Ｂ）に示すように移動摘み４７を矢印で示すように回動させることにより、１回転で決まった距離だけ、内針２７を前進或いは後退移動できるように移動手段４８を設けたものでも良い。
【００６１】図６は関心部位設定手段（認識手段）４２と針検出手段（距離演算手段）４３の構成を示す。マウス４４により図７に示すモニタ画面に表示されるＢモード画像上で関心部位８′の穿刺目標部位にマウスカーソルを設定してその位置を指定する。この指定により画像上でその位置に穿刺目標目印５１が表示される。
【００６２】この指定により、図６の位置座標取出し手段５２は指定された画像位置に対応する実際の位置座標を取り出し（算出し）、その位置座標データをメモリ５３に記憶し、針検出手段４３で参照できるようにする。
【００６３】また、穿刺針５の先端位置を画像上で検出し易くするために、穿刺針５が穿刺される方向等の指定を行うことにより、図７に示すように穿刺針５が画像上で現れる狭い範囲にドップラウインドウ５４が表示されるようになる。
【００６４】そして、穿刺針５を例えば内針２７の先端が外套２６の先端より待避した状態で刺入することにより、図７に示すようにＢモード画像上に外套先端側のカラードップラ像５５が表示されるようになる。
【００６５】このドップラウインドウ５４内にカラードップラ像５５が表示されると、図６に示すように針検出手段４３を構成する画像処理手段５６によって、画像上で穿刺針５の先端位置を算出する処理を行い、先端位置の位置情報を位置座標取出し手段５７に送る。この位置座標取出し手段５７は対応する位置座標データに変換する処理を行い、メモリ５８に記憶する。
【００６６】メモリ５３、５８に記憶された位置座標データは演算手段５９により参照され、演算手段５９はこれらの位置座標データを用いて距離情報を求める演算を行い、出力制御手段３３に送る。
【００６７】この出力制御手段３３には図３のウインドウコンパレータ３４からの比較出力などが入力されると共に、内部のメモリに予め記憶された所定の距離情報（より具体的にはしきい値）が格納されている。
【００６８】そして、演算手段５９から送られた距離情報がこのしきい値より大きい場合には第１の実施の形態と同様に制御信号を出力し、演算手段５９から送られた距離情報がこのしきい値以下になった場合には超音波振動子駆動装置６に対し、駆動信号を出力することを禁止する制御信号を送る。
【００６９】駆動信号を禁止する制御信号は（第１の実施の形態の２本の伝送線にさらに１本追加した）例えば３本目の伝送線により超音波振動子駆動装置６に出力される。超音波振動子駆動装置６はその出力ラインに設けた例えばリレースイッチ或いはアナログスイッチをＯＦＦにして超音波振動子２８に駆動信号が出力されないようにする。従って、演算手段５９から送られた距離情報がこのしきい値以下になった場合には穿刺針５の超音波振動子２８には駆動信号が印加されなくなる。
【００７０】なお、演算手段５７は図７に示すように、穿刺針８の先端のカラードップラ像と穿刺目標目印５１とを結ぶラインカーソル６１をＢモード画像上に発生させる処理を行う。
【００７１】本実施の形態の作用を以下に説明する。図４に示すように超音波診断装置３に診断用超音波探触子２を接続し、また、ドップラ情報変換部２９の出力端に超音波振動子駆動装置６の出力制御端を接続し、さらにこの超音波振動子駆動装置６の駆動信号出力端を穿刺針５の超音波振動子２８の駆動用電極に接続する。また、診断用超音波探触子２の超音波送受信部２ａを人体７の腹部などに押し当てて、超音波を腹部側に伝送できる状態に設定する。
【００７２】そして、図示しない超音波診断装置３の電源スイッチをＯＮすることにより、超音波診断装置３から送信信号がパルス状に診断用超音波探触子２に出力されると共に、受信してエコー信号に変換する。
【００７３】このエコー信号はＢモード像生成部１２とドップラ像生成部１３に入力される。Ｂモード像生成部１２ではＢモード像を生成し、ドップラ像生成部１３ではドップラ像を生成する。
【００７４】Ｂモード像の映像信号データはミキサ２１等を経てカラーモニタ４に入力され、モニタ画面にモノクロの超音波診断画像として表示される。この超音波診断画像上に関心部位８の画像８′が表示されるように診断用超音波探触子２を腹部に押しつける位置を調整する。
【００７５】また、ドップラ像生成部１３で生成されたドップラ像データはミキサ２１等を経てカラーの映像信号となり、カラーモニタ４に入力され、モニタ画面にはモノクロの超音波診断画像上に血流などのドップラ現象を生じる部位がカラー表示される。
【００７６】そして、関心部位８の組織を採取して生検する必要がある場合には、マウス４４によって関心部位８の画像８′における穿刺目標部位にマウスカーソルを設定してその位置を指定する。この指定により図７に示すようにその位置に穿刺目標目印５１が表示される。この指定により関心部位設定手段４２ではその位置座標を算出する処理を行う。
【００７７】また、超音波振動子駆動装置６の電源スイッチをＯＮにして、穿刺針５の先端側を関心部位８に向けて腹部に刺入する。この場合、ガイド部材を診断用超音波探触子２に取り付け、このガイド部材のガイド方向に沿って穿刺針５を刺入する。
【００７８】この場合、例えば内針２７の先端を外套２６の例えば先端位置に合わせた状態にする（必ずしも先端位置に限定されるものでない）。また、このガイド部材による刺入位置、刺入方向の情報を針検出手段４３に与える。
【００７９】そして、針検出手段４３の演算手段５９はメモリ５３の位置座標データと上記穿刺針の刺入位置等の情報を参照して図７に示すように穿刺針５が画像上で現れる狭い範囲にドップラウインドウ５４が表示されるようにする処理を行う。
【００８０】そして、穿刺針５の刺入により穿刺針５の先端側が超音波走査領域内に現れると、ドップラ像生成部１３によりフレームメモリ１９には血流によるドップラデータの他に穿刺針５の先端側の部分に対応するドップラデータが記憶される。そして、血流のカラードップラ像と共に、穿刺針のカラードップラ像が超音波診断画像に重畳して表示されるようになる。
【００８１】また、画像処理手段５６はドップラウインドウ５４が表示されている範囲内に穿刺針５の画像が存在するか否かを判断し、存在する場合にはその先端位置の位置情報を位置座標取出し手段５７に送ることにより、対応する位置座標データがメモリ５８に記憶される。
【００８２】そして、演算手段５９はメモリ５３と５８の位置座標データから距離を算出して出力制御手段３３に送る。
【００８３】また、演算手段５９は図７に示すように、穿刺針８の先端のカラードップラ像と穿刺目標目印５１とを結ぶラインカーソル６１をＢモード画像上に発生させる処理を行う。
【００８４】また、この出力制御手段３３にはフレームメモリ１９に記憶された穿刺針５によるドップラデータのレベルデータとウインドウコンパレータ３４による比較出力が送られる。
【００８５】そして、この出力制御手段３３はレベルデータがあるしきい値以上になると、ウインドウレベル３５の範囲内に設定するような制御信号を超音波振動子駆動装置６に出力するが、さらに演算手段５９から送られる距離情報が所定の値以下か否かを判断し、この判断結果に応じて超音波振動子駆動装置６の出力制御を行う。
【００８６】具体的には距離情報が所定のしきい値より大きい場合には第１の実施の形態のように超音波振動子駆動装置６の出力制御を行い、距離情報が所定のしきい値以下になった場合には超音波振動子駆動装置６の出力を禁止する制御信号を送り、超音波振動子２８を超音波振動させないようにする。
【００８７】このように超音波振動子２８が振動されなくなった場合には穿刺針５の先端は穿刺目標目印５１に近い距離にあるので、その状態での穿刺針５の手元側の内針２７の目盛４６の値を読み取り、しきい値の距離だけ、内針２７を前進させる操作を行うことにより、内針２７の先端は穿刺目標目印５１に届くことになる。
【００８８】そして、手元側での吸引手段で吸引する操作を行うことにより、内針２７の先端開口を介して組織を吸引採取することができる。この場合、内針２７の先端は超音波振動していないので、超音波振動による採取する組織にダメージを与えたり、変性させてしまうような事態が発生することを未然に防ぐことができる。
【００８９】また、穿刺針５をしきい値の距離まで移動する途中の状態では第１の実施の形態と同様に穿刺針５を鮮明にカラードップラ像として表示することができる超音波振動状態を維持できる等の効果がある。
【００９０】なお、本実施の形態では穿刺針５の先端が穿刺目標部位に近いしきい値に達した場合には超音波振動子駆動装置６からの駆動出力を停止させるようにしているが、駆動出力を低下或いは低減させるような制御を行うようにしても良い。
【００９１】例えば、採取する組織に損傷或いは変性を与えないような低い駆動出力レベルに設定するようにしても良い。また、穿刺針５の先端が穿刺目標部位に近づいた場合、その距離が小さくなるにつれて連続的に或いは段階的に駆動出力を低下させるような制御を行うようにしても良い。
【００９２】なお、駆動出力を停止などする穿刺目標部位と穿刺針５の先端との距離のしきい値を術者が診断部位等に応じて設定できるようにしても良い。また、穿刺目標部位と穿刺針５の先端との距離をカラーモニタ４に表示するようにしても良い。
【００９３】なお、本実施の形態では関心部位８の穿刺目標部位等を設定或いは指定する手段としてマウス４４を採用したが、これに限定されるものでなく、例えば図８に示すようにライトペン７１でも良いし、カラーモニタ４の画面にタッチパネル７２を設け、このタッチパネル７２により、関心部位８等を指定する様にしても良い。
【００９４】（第３の実施の形態）次に本発明の第３の実施の形態を図９を参照して説明する。本実施の形態では内針の先端を図９に示すような形状にしている。図９（Ａ）は３角柱形状にした外表平面部８１を有し、先端部には組織を収納或いは吸引して収納する穴８２が設けてある。
【００９５】また、図９（Ｂ）の内針２７では４角柱形状にした外表平面部８３を有し、先端部には組織を収納或いは吸引して収納する穴８２が設けてある。このような平面部８１或いは８３を設けることにより、この平面部８１或いは８３の面を超音波探触子２による超音波走査方向に垂直となるような方位に設定すると、その面での超音波反射が効率良く行われることになるので、内針２７の先端側を小さな振幅の超音波振動の場合でも鮮明に表示できる状態に設定できる。その他は例えば第２の実施の形態と同様の作用及び効果を有する。
【００９６】なお、図１０に示すように穿刺針５の先端部をチタン等の硬質の部材で段差状の段差部８５を形成して、超音波に対してはキャビテーションを起こし易いステップホーン形状にして、この穿刺針５に超音波振動をさせた時に先端部付近にキャビテーションが生じ、観察し易いようにしても良い。
【００９７】なお、この段差部８５のままではスムーズに刺入しにくくなるので、超音波に対して透明な樹脂で形成したカバー部材８６を取り付けてスムーズに刺入等ができるようにしている。
【００９８】なお、上述の実施の形態等では、穿刺針５の手元側の内部に超音波振動子２８を内蔵して、この超音波振動子２８で発生した超音波を外套２６等により、穿刺針５の先端側に伝達して先端側を超音波振動させるようにしているが、穿刺針５の外部に超音波振動子２８等の超音波振動発生手段を設けて超音波伝達手段により穿刺針５の先端側に導くようにしても良い。
【００９９】また、穿刺針５の少なくとも先端側の超音波振動によるドップラデータを抽出し、そのドップラデータに基づいて超音波振動子２８を超音波振動させる超音波振動子駆動装置６の出力を制御することにより、超音波振動子２８の超音波振動の振幅を、穿刺針５の先端側のカラードップラ画像が鮮明に表示される値になるように自動制御しているが、これに限定されるものでなく、例えば超音波振動子２８を圧電体を積層にした構造にしてドップラデータが大きい場合には積層した圧電体を駆動する数を減らすようにして穿刺針５の先端側での超音波振動の振幅を制御するようにしても良い。
【０１００】要するに、穿刺針５の少なくとも先端側の超音波振動によるドップラデータに基づいて、穿刺針５の先端側に印加される超音波振動の振幅を制御するようにするものであれば良い。
【０１０１】なお、穿刺針５の先端側の超音波振動の振幅が生体に対して悪影響することのない程度である場合には、その振幅の値を自動制御するのではなく、ドップラ像生成部１３のフレームメモリ１９に記憶される穿刺針によるドップラデータのデータ量をレベル変換などして自動調整することにより穿刺針５の先端側が鮮明にカラー表示される状態を維持するようにしても良い。
【０１０２】［付記］
１．カラードップライメージング機能を備えた超音波診断装置と、前記超音波診断装置の超音波診断画像下で生体に穿刺する穿刺針と、前記穿刺針に超音波振動を印加する超音波振動子駆動手段、超音波振動子および超音波振動伝達手段とを有し、該超音波診断装置はドップラ信号を超音波振動子駆動制御信号に変換する制御信号生成手段を具備し、前記超音波振動子駆動手段が前記制御信号生成手段に接続され、生体中に穿刺される穿刺針のドップラ信号に応じて前記穿刺針の超音波振動の振幅を制御することを特徴とする超音波診断装置用穿刺システム。
【０１０３】２．前記穿刺針は内針と外筒から構成され、前記超音波振動子が発生する超音波振動は前記内針および外筒の少なくともどちらか一方に伝達印加されることを特徴とする付記１記載の超音波診断装置用穿刺システム。
３．前記超音波診断装置は、術者が指定した関心領域内のドップラ信号をもとにして前記制御信号生成手段の入力とすることを特徴とする付記１記載の超音波診断装置用穿刺システム。
４．穿刺目的部位を超音波画像上で設定する目標設定手段と、前記目標設定手段により設定された穿刺目的部位を該超音波画像面内の位置として演算・認識・記憶する認識手段と、超音波振動している穿刺針の先端位置を超音波画像上で認識し穿刺目的部位との距離を演算する距離演算手段と、演算した距離に応じて超音波振動駆動手段の出力を自動制御したことを特徴とする付記１記載の超音波診断装置用穿刺システム。
【０１０４】５．前記超音波振動駆動手段の出力を自動制御は、穿刺目的部位と穿刺針先端位置との間の距離が、術者が予め設定した距離に一致した際に超音波駆動信号出力を停止ないし低減することを特徴とする付記４記載の超音波診断装置用穿刺装置用穿刺システム。
６．前記距離演算手段により演算された距離をモニタに表示する表示手段を備えることを特徴とする付記４記載の超音波診断装置用穿刺装置用穿刺システム。
【０１０５】７．前記表示手段により表示された測定距離に応じ、ないし超音波駆動信号出力を停止ないし低減する区間距離を穿刺するために、前記穿刺針に穿刺量表示手段を設けたことを特徴する付記４記載の超音波診断装置用穿刺装置。
８．前記穿刺針の先端外表に平面部を設けたことを特徴とする付記１記載の超音波診断装置用穿刺装置用穿刺システム。
【０１０６】９．ドップラ現象を利用してドップラ現象を示す物体をカラーで画像化するカラードップライメージング機能を備えた超音波診断装置と、前記超音波診断装置による超音波診断画像を表示する表示手段と、前記表示手段に表示される超音波診断画像の観察下で生体に穿刺する穿刺針と、前記穿刺針の少なくとも先端側を超音波振動させる超音波振動印加手段と、前記穿刺針の少なくとも先端側の超音波振動に対応するドップラ情報を検出するドップラ情報検出手段と、前記ドップラ情報に基づいて前記穿刺針の少なくとも先端側の超音波振動の振幅を制御する制御手段と、を設けたことを特徴とする超音波診断装置用穿刺システム。
【０１０７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ドップラ現象を利用してドップラ現象を示す物体をカラーで画像化するカラードップライメージング機能を備えた超音波診断装置と、前記超音波診断装置による超音波診断画像を表示する表示手段と、前記表示手段に表示される超音波診断画像の観察下で生体に穿刺する穿刺針と、前記穿刺針の少なくとも先端側を超音波振動させる超音波振動印加手段と、前記穿刺針の少なくとも先端側の超音波振動に対応するドップラ情報を検出するドップラ情報検出手段と、前記ドップラ情報に基づいて前記穿刺針の少なくとも先端側の超音波振動の振幅を制御する制御手段と、を設けているので、穿刺針の少なくとも先端側の超音波振動に対応するドップラ情報に応じて超音波振動の振幅を穿刺針の少なくとも先端側を鮮明にカラー表示する状態に対応する値に維持でき、調整する手間を必要としない。
【出願人】 【識別番号】００００００３７６
【氏名又は名称】オリンパス光学工業株式会社
【出願日】 平成９年（１９９７）７月１４日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 進
【公開番号】 特開平１１−３３０２８
【公開日】 平成１１年（１９９９）２月９日
【出願番号】 特願平９−１８８６３０