JPH09192128A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】超音波診断装置において、被検体と探触子との
相対位置関係を検出して画像表示部に自動的に診断部位
情報を表示することを可能とする。 【解決手段】制御回路部としての中央演算装置７に対し
て、探触子１が被検体のどの部位に位置しているかを知
るための情報を得る発信器１５及び受信器１６を接続
し、この発信器１５で設定される座標空間での受信器１
６の位置及び受信器座標系のねじれを検出し、上記発信
器１５の座標空間内での被検体と探触子１との相対位置
関係を検出して、画像表示部６に自動的に診断部位情報
を表示するようにしたものである。これにより、上記画
像表示部６の画面上に最適なボディマーク１２を表示し
たり、正しい方向に探触子１の向きを示すオリエンテー
ションマーク１３を表示したりするのを自動的に行うこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検体内へ超音波
を送受信して検出した反射エコー信号から診断部位の超
音波画像を得て表示する超音波診断装置に関し、特に被
検体と探触子との相対位置関係を検出して画像表示部に
自動的に診断部位情報を表示することができる超音波診
断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の超音波診断装置は、図４
に示すように、被検体内に超音波を送受信する探触子１
と、この探触子１を制御し超音波を打ち出すと共に受信
した反射波の信号から反射エコー信号を検出する超音波
送受信部２と、この超音波送受信部２からの反射エコー
信号をディジタル化するＡ／Ｄ変換器３と、このＡ／Ｄ
変換器３から順次出力される画像データを記憶するメモ
リ部４と、このメモリ部４から読み出した画像データを
映像信号に変換する表示回路部５と、この表示回路部５
からの映像信号を入力して画像として表示する画像表示
部６と、上記各構成要素を制御する中央演算装置７と、
この中央演算装置７に接続され各種の操作入力を行う操
作盤８とを有して成っていた。なお、図４において、符
号９は上記表示回路部５からのデータを入力して画像表
示部６に表示される画像データを記録する画像データ記
録装置を示し、符号１０はインタフェース１１を介して
中央演算装置７に接続された外部装置を示している。

【０００３】そして、被検体内の診断部位に対して超音
波を送受信し、その超音波画像を得て診断する際には、
上記画像表示部６の画面隅部に表示されるボディマーク
１２や、探触子１の向きを示すオリエンテーションマー
ク１３等の診断部位情報は、上記操作盤８より操作者が
入力していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の超音波診断装置においては、被検体内の診断部位に
対して超音波を送受信し、その超音波画像を得て診断す
る際に、被検体と探触子１との相対位置関係を検出して
画像表示部６に被検体のどの部位を診断しているかの診
断部位情報を自動的に表示するための手段を有していな
かったので、上記画像表示部６の画面上に最適なボディ
マーク１２を表示したり、正しい方向にオリエンテーシ
ョンマーク１３を表示したりするのを自動的には行えな
かった。従って、操作者が操作盤８を手動で操作し、適
切なボディマーク１２及び正しい方向のオリエンテーシ
ョンマーク１３を自分で判断しながら入力して表示して
いた。このことから、ときには判断を誤ることがあった
り、操作入力に時間を要したりして、超音波画像による
診断効率が低下することがあった。

【０００５】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、被検体と探触子との相対位置関係を検出して画像
表示部に自動的に診断部位情報を表示することができる
超音波診断装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による超音波診断装置は、被検体内に超音波
を送受信する探触子と、この探触子を制御し超音波を打
ち出すと共に受信した反射波の信号から反射エコー信号
を検出する超音波送受信部と、この超音波送受信部から
の反射エコー信号をディジタル化するＡ／Ｄ変換器と、
このＡ／Ｄ変換器から順次出力される画像データを記憶
するメモリ部と、このメモリ部から読み出した画像デー
タを映像信号に変換する表示回路部と、この表示回路部
からの映像信号を入力して画像として表示する画像表示
部と、上記各構成要素を制御する中央演算装置と、この
中央演算装置に接続され各種の操作入力を行う操作盤と
を有する超音波診断装置において、上記中央演算装置に
対して、上記探触子が被検体のどの部位に位置している
かを知るための情報を得る発信器及び受信器を接続し、
この発信器で設定される座標空間での受信器の位置及び
受信器座標系のねじれを検出し、上記発信器の座標空間
内での被検体と探触子との相対位置関係を検出して、画
像表示部に自動的に診断部位情報を表示するようにした
ものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明による超
音波診断装置の実施の形態を示すブロック図である。こ
の超音波診断装置は、被検体内へ超音波を送受信して検
出した反射エコー信号から診断部位の超音波画像を得て
表示するもので、図１に示すように、探触子１と、超音
波送受信部２と、Ａ／Ｄ変換器３と、メモリ部４と、表
示回路部５と、画像表示部６と、中央演算装置７と、操
作盤８とを有して成る。

【０００８】上記探触子１は、被検体内の診断部位に向
けて超音波を打ち出すと共にその反射波を受信するもの
で、図示省略したがその内部には、超音波の発生源であ
ると共に反射波を受信する振動子が設けられている。超
音波送受信部２は、上記探触子１を制御して超音波を打
ち出すと共に受信した反射波の信号から反射エコー信号
を検出するもので、図示省略したがその内部には、パル
ス発生器及び受信増幅器並びにそれらの制御回路を有し
ている。また、Ａ／Ｄ変換器３は、上記超音波送受信部
２から出力される反射エコー信号を入力してディジタル
信号に変換するものである。そして、メモリ部４は、上
記Ａ／Ｄ変換器３から順次出力される画像データ、例え
ば断層像データを自動的に記憶するもので、例えばメモ
リバッファから成る。

【０００９】表示回路部５は、上記メモリ部４から読み
出した断層像データをアナログ信号に変換して表示用の
映像信号とするもので、その内部にはＤ／Ａ変換器及び
映像信号変換回路が設けられている。また、画像表示部
６は、上記表示回路部５から出力される映像信号を入力
して画像として表示するもので、例えばデレビモニタか
ら成る。そして、中央演算装置７は、以上の各構成要素
の動作を制御するもので、例えばＣＰＵから成る。さら
に、操作盤８は、上記中央演算装置６に各種の操作指令
及び診断情報を入力するもので、例えばキーボード又は
トラックボール，ジョイスティックなどである。なお、
上記表示回路部５に接続された画像データ記録装置９
は、上記画像表示部６の画面に表示された画像や、メモ
リ部４に記憶されている画像データ等を記録するもの
で、例えば光磁気ディスクや、カラービデオプリンタ等
から成る。また、外部装置１０は、インタフェース１１
を介して中央演算装置７に接続されている。

【００１０】ここで、本発明においては、上記中央演算
装置７に対して他のインタフェース１４を介して発信器
１５及び受信器１６が接続されている。この発信器１５
及び受信器１６は、前記探触子１が被検体のどの部位に
位置しているかを知るための情報を得るもので、それぞ
れ固有の３軸直交系の座標空間を有し、発信器１５で設
定される座標空間での受信器１６の位置を知ることがで
きると共に、その受信器１６の３軸直交系の座標軸間の
ねじれ（これは「オイラー角」と呼ばれる）を知ること
ができるものを使用すればよい。例えば、発信器１５
は、３軸直交系の磁場を発生する磁場発生コイルから成
り、受信器１６は、３軸直交系の磁場を検出できる検出
コイルから成っている。そして、上記発信器１５は、例
えば被検体テーブルの任意の位置に固定しておき、受信
器１６を探触子１の側面又は内部などに設置しておけば
よい。

【００１１】図２は、探触子１内に上記受信器１６を内
蔵した状態を示す斜視図である。このとき、上記探触子
１には、図２に示すような互いに直交する３軸ｘ，ｙ，
ｚ軸を設定しておく。ここでは、図１に示す画像表示部
６の画面に表示されるオリエンテーションマーク１３の
方向を簡単に設定できるようにするため、探触子１の外
側面に極性表示マーク１７をｘ軸の正の方向に合わせて
設定してある。

【００１２】次に、上記のように設けた発信器１５と受
信器１６との距離及び３軸直交系の座標軸間のねじれを
求めることについて説明する。まず、図１に示す発信器
１５と受信器１６とを、それぞれの３軸直交系の磁場発
生コイルと磁場検出コイルのコイル面が互いに直交する
ような配置に設置する。そして、上記発信器１５の各コ
イルに交流電流を流して交流磁場を発生させる。この発
信器１５で発生された交流磁場は、受信器１６の三つの
検出コイルで検出され、電気信号に変換される。このと
き、上記発信器１５の三つの磁場発生コイルのうちどの
コイルが磁場を発生したかを明確にするため、各コイル
ごとに周波数を変えるか、時分割して交流磁場を発生さ
せるとよい。上記受信器１６の検出コイルに流れる電流
により磁気双極子が仮定でき、発信器１５の磁場発生コ
イルと受信器１６の検出コイルとの距離，磁気双極子の
方向ベクトルのなす角度は、上記検出コイルで検出され
た磁場強度と発信器１５で与えた磁気双極子モーメント
により求まる。これにより、発信器１５と受信器１６と
の距離及び３軸直交系の座標軸間のねじれが算出でき
る。

【００１３】このように磁気を使用した場合には、発信
器１５で出力する磁場強度によって異なるが、例えば半
径４０cm程度の範囲内で位置の誤差は２〜３mm以内の精
度で測定でき、角度の精度は２〜３゜程度の誤差で観測
できるものがある。このような発信器１５及び受信器１
６を用いることにより、該発信器１５の３軸直交系の各
軸から発生される磁場を受信器１６で検出し、各方向成
分及びその磁場強度から、発信器１５と受信器１６との
距離，位置及び３軸直交系の座標軸間のねじれが求めら
れる。

【００１４】次に、上記のような発信器１５と受信器１
６とを備えた超音波診断装置の使用について説明する。
まず、発信器１５を例えば被検体テーブルなどの任意の
位置に固定しておき、該発信器１５の座標系内での位置
座標を求めることができるペン型のスタイラスセンサ
（図示せず）を用いて、上記座標系内の任意の点αの位
置座標を計測する。次に、図２に示すように探触子１に
設定したｘ，ｙ，ｚ軸の座標系内の点、例えばｘ軸と探
触子ケースとの一方の交点１８ａを上記の点αと一致さ
せるように上記探触子１を移動して固定する。そして、
このときの探触子１内の受信器１６の位置座標(ｘ₁，ｙ
₁，ｚ₁）と、発信器１５の座標軸とのオイラー角（θ
ｘ，θｙ，θｚ）を測定する。

【００１５】上記点αの位置は、上述のスタイラスセン
サで測定してあるので、発信器１５で設定された座標空
間での受信器１６の原点からｘ軸と上記探触子ケースと
の交点１８ａまでの位置ベクトルは、点αの座標を（ｘ
₀，ｙ₀，ｚ₀）とすると、 （ｘ₀−ｘ₁，ｙ₀−ｙ₁，ｚ₀−ｚ₁） と表すことができる。そして、この点を上記のオイラー
角（θｘ，θｙ，θｚ）で回転させることにより、受信
器１６の座標系における位置ベクトルが得られる。上述
の図２におけるｘ軸と探触子ケースとの交点１８ａの場
合と同様に、ｘ軸と探触子ケースとの他方の交点１８ｂ
について、及びｙ軸と探触子ケースとの交点１９につい
てそれぞれ受信器１６の座標系における位置ベクトルを
求めると、上記発信器１５で設定された座標空間と受信
器１６の座標系との関係が得られ、該受信器１６の位置
及びその座標系のねじれを検出することができる。これ
により、発信器１５と受信器１６との位置関係が得られ
る。

【００１６】次に、上記の発信器１５を被検体との位置
関係が固定されるように、例えば被検体テーブルなどの
所定位置に設置する。場合によっては、発信器１５を被
検体そのものにベルトなどで固定してもよい。その後、
前述のスタイラスセンサを用いて発信器１５の座標系内
での被検体の位置関係を把握しておけば、座標変換によ
り上記被検体と探触子１との位置関係が求められる。こ
のとき、発信器１５の原点及び座標軸と被検体との位置
関係を常に固定するか、その都度その位置関係を計測す
る必要がある。このようにすることで、上記発信器１５
と受信器１６との相対位置関係がほぼリアルタイムで計
測できるようになる。

【００１７】図３は、発信器１５の座標空間に関係なく
設定する空間座標の例を示す説明図である。すなわち、
被検体２０を寝載する被検体テーブル２１をＸＹ平面に
設定し（図３（ｂ）参照）、この被検体テーブル２１上
に寝載した状態の被検体２０の胸部を垂直に通過するよ
うにＺ軸を設定している（図３（ａ）参照）。なお、こ
のＺ軸は、必ずしも被検体２０の胸部を通過する必要は
なく、ＸＹ平面に垂直であるならばボディマーク１２を
選び出すのに最適となるような他の位置に設定してもよ
い。そして、図３に示すような座標系を設定した場合
は、このＸ，Ｙ，Ｚの設定座標系と発信器１５で設定さ
れる座標空間との関係を明らかにすれば、座標変換によ
り上記Ｘ，Ｙ，Ｚの設定座標系は、図１に示すボデイマ
ーク１２やオリエンテーションマーク１３の最適なもの
を判断し易くすることができる。

【００１８】図３に示すように設定したＸ，Ｙ，Ｚの空
間座標系においては、例えばＸ軸の正の方向に探触子１
が位置していれば甲状腺等の診断であると推測すること
ができ、Ｘ軸の負の方向で原点２２からの距離が離れれ
ば例えば腎臓等の診断であると推測することができる。
また、原点２２の付近ならば、使用する探触子１も考慮
して、心臓や肝臓のボディマークを図１に示す画像表示
部６の診断像に表示すればよいと推測でき、中央演算装
置７の動作により、上記得られた位置情報から診断画像
に適したボディマーク１２を選べることになる。

【００１９】実際の手順としては、図１に示す探触子１
及び超音波送受信部２並びにＡ／Ｄ変換器３の動作によ
り、被検体２０内の診断部位に向けて超音波を打ち出
し、その反射波を上記探触子１で受信し、上記診断部位
についての診断像データを収集してメモリ部４に記憶す
る。このとき、前述の発信器１５から発信された信号を
探触子１に取り付けられた受信器１６で受信し、この受
信信号をインタフェース１４又は中央演算装置７で解析
して上記探触子１の位置を求める。そして、この探触子
１の位置情報により、最適なボディマーク１２及びオリ
エンテーションマーク１３を中央演算装置７で求め、こ
の情報をメモリ部４に書き込む。このメモリ部４から読
み出した画像データを表示回路部５で映像信号に変換
し、この映像信号を画像表示部６に送って画像として表
示する。なお、上記オリエンテーション１３は、例えば
図３に示すＸ，Ｙ，Ｚ軸の座標系と、図２に示す探触子
１に設定したｘ軸とのなす角などにより方向を決定すれ
ばよい。

【００２０】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
制御回路部としての中央演算装置に対して、探触子が被
検体のどの部位に位置しているかを知るための情報を得
る発信器及び受信器を接続し、この発信器で設定される
座標空間での受信器の位置及び受信器座標系のねじれを
検出し、上記発信器の座標空間内での被検体と探触子と
の相対位置関係を検出するようにしたことにより、画像
表示部に自動的に診断部位情報を表示することができ
る。従って、上記画像表示部の画面上に最適なボディマ
ークを表示したり、正しい方向に探触子の向きを示すオ
リエンテーションマークを表示したりするのを自動的に
行うことができる。このことから、操作者が操作盤を手
動で操作して入力する必要はなく、判断や操作のミスを
なくして、超音波画像による診断効率を向上することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による超音波診断装置の実施の形態を示
すブロック図である。

【図２】探触子内に受信器を内蔵した状態を示す斜視図
である。

【図３】発信器の座標空間に関係なく設定する空間座標
の例を示す説明図である。

【図４】従来の超音波診断装置を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】 １ 探触子 ２ 超音波送受信部 ３ Ａ／Ｄ変換器 ４ メモリ部 ５ 表示回路部 ６ 画像表示部 ７ 中央演算装置 ８ 操作盤 １２ ボディマーク １３ オリエンテーションマーク １４ インタフェース １５ 発信器 １６ 受信器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検体内に超音波を送受信する探触子と、
   この探触子を制御し超音波を打ち出すと共に受信した反
   射波の信号から反射エコー信号を検出する超音波送受信
   部と、この超音波送受信部からの反射エコー信号をディ
   ジタル化するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器から順
   次出力される画像データを記憶するメモリ部と、このメ
   モリ部から読み出した画像データを映像信号に変換する
   表示回路部と、この表示回路部からの映像信号を入力し
   て画像として表示する画像表示部と、上記各構成要素を
   制御する中央演算装置と、この中央演算装置に接続され
   各種の操作入力を行う操作盤とを有する超音波診断装置
   において、上記中央演算装置に対して、上記探触子が被
   検体のどの部位に位置しているかを知るための情報を得
   る発信器及び受信器を接続し、この発信器で設定される
   座標空間での受信器の位置及び受信器座標系のねじれを
   検出し、上記発信器の座標空間内での被検体と探触子と
   の相対位置関係を検出して、画像表示部に自動的に診断
   部位情報を表示するようにしたことを特徴とする超音波
   診断装置。