JPH1133028A - 超音波診断装置用穿刺システム - Google Patents

Abstract

(57)【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。

Description

【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９２
６４７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２
１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２
７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２
８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３
２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１
９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４
４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２
６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５
３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ＯＦ
Ｆ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２
６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３
５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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の超音波診断装置用
穿刺システムの構成を示すブロック図。

【図２】穿刺針の先端側を示す側面図。

【図３】ドップラ情報変換手段の構成を示すブロック
図。

【図４】本発明の第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すブロック図。

【図５】内針の構成例を示す斜視図。

【図６】関心部位設定手段と針検出手段の構成を示すブ
ロック図。

【図７】モニタ画面に表示される画像を示す図。

【図８】変形例における関心部位指定手段を示す図。

【図９】本発明の第３の実施の形態における内針の一部
の構造を示す斜視図。

【図１０】変形例における内針の先端側の構造を示す断
面図。

【符号の説明】

１…超音波診断装置用穿刺システム ２…診断用超音波探触子 ３…超音波診断装置 ４…カラーモニタ ５…穿刺針 ６…超音波振動子駆動装置 ７…人体 ８…関心部位 １１…送受信部 １２…Ｂモード像生成部 １３…ドップラ像生成部 １５…Ｂモード像検波部 １６，１９…フレームメモリ １７，２０…ＤＳＣ １８…ドップラ情報検出部 ２１…ミキサ ２３…ドップラ情報変換部 ２５…把持部 ２６…外套 ２７…内針 ２８…超音波振動子 ３１…ドップラデータ抽出手段 ３３…出力制御手段 ３４…ウインドウコンパレータ ３５…ウインドウレベル ３６…レベル設定手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桜井 友尚 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 本田 吉隆 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 寶 敏幸 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【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。