JP6176818B2 - 超音波診断装置及び座標変換プログラム - Google Patents

Description

本発明の実施の形態は、超音波診断装置及び座標変換プログラムに関する。

従来、超音波診断装置は、無侵襲な診断装置として、癌へのリスクの高い疾患を有する患者に対しての定期的な観察などに利用されている。例えば、超音波画像診断装置は、肝炎や肝硬変など、肝癌へのリスクが高い疾患を有する患者に対しての定期的な観察などに利用されている。

近年、上述した超音波診断装置による観察と並行して、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置や、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置による検査が実施されている。Ｘ線ＣＴ装置や、ＭＲＩ装置による検査では、例えば、造影剤を用いて実施された検査において、癌の疑いを呈する病巣が検出されることがある。かかる場合、この病巣を超音波画像下での穿刺による細胞診によって確定診断に至るケースが多くなってきている。

そこで、病巣が検出されたＣＴ画像又はＭＲＩ画像を参照画像として、超音波プローブに取り付けた磁気式の位置センサーを用いて、病巣の位置に超音波プローブをナビゲーションする技術を備えた超音波診断装置が知られている。しかしながら、従来技術においては、参照画像を参照しながら実施される診断において、診断効率が低下する場合があった。

特開平１０−１５１１３１号公報

本発明が解決しようとする課題は、参照画像を参照しながら実施される診断において、診断効率を向上させることができる超音波診断装置及び座標変換プログラムを提供することである。

実施の形態の超音波診断装置は、第１の超音波プローブ及び第２の超音波プローブを含む少なくとも２つ以上の超音波プローブと、記憶手段と、変換手段と、制御手段とを備える。第１の超音波プローブ及び第２の超音波プローブを含む少なくとも２つ以上の超音波プローブは、それぞれに位置センサーが取り付けられる。記憶手段は、前記第１の超音波プローブ及び前記第２の超音波プローブにおける各位置センサーの取り付け位置の位置情報を、前記第１の超音波プローブ及び前記第２の超音波プローブにおける超音波の送受信面の所定位置の位置情報にそれぞれ変換する変換情報を、前記第１の超音波プローブ及び前記第２の超音波プローブごとに記憶する。変換手段は、駆動する超音波プローブが前記第１の超音波プローブから前記第２の超音波プローブに切り替えられたことを示す情報を受け付けた後、前記第２の超音波プローブに対応する変換情報を前記記憶手段から取得し、取得した変換情報を用いて、前記第２の超音波プローブに取り付けられた位置センサーの位置から前記所定位置の位置情報を算出する。制御手段は、前記第１の超音波プローブ及び前記第２の超音波プローブによって受信された各受信信号に基づいて、超音波画像をそれぞれ生成する。前記変換手段は、前記所定位置の位置情報を、前記超音波画像が表示される画面上の表示位置に基づいて設定される前記送受信面に関する基準位置の位置情報に変換する。前記制御手段は、前記基準位置における画像情報が前記画面上の前記基準位置に基づく表示位置にて表示される超音波画像を生成するように制御する。

図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の全体構成を説明するための図である。 図２は、第１の実施形態に係る位置情報取得装置及び制御部の構成の一例を説明するための図である。 図３は、第１の実施形態にかかる仮想センサーの設定を説明するための図である。 図４は、第１の実施形態に係る超音波診断装置による処理の手順を示すフローチャートである。 図５は、第２の実施形態に係る超音波プローブと位置センサーとの対応テーブルを説明するための図である。 図６は、第２の実施形態に係る超音波診断装置の全体構成を説明するための図である。

（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る超音波診断装置の全体構成について、図１を用いて説明する。図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１の全体構成を説明するための図である。図１に示すように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、超音波プローブ１１ａと、超音波プローブ１１ｂと、プローブコネクタ１１ｃと、入力装置１２と、モニタ１３と、位置情報取得装置１４と、装置本体１００とを有し、ネットワークに接続されている。

超音波プローブ１１ａ及び超音波プローブ１１ｂは、複数の圧電振動子を有し、これら複数の圧電振動子は、後述する装置本体１００が有する送受信部１１０から供給される駆動信号に基づき超音波を発生し、さらに、被検体Ｐからの反射波を受信して電気信号に変換する。また、超音波プローブ１１ａ及び超音波プローブ１１ｂは、圧電振動子に設けられる整合層と、圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材などを有する。例えば、超音波プローブ１１ａ及び超音波プローブ１１ｂは、セクタ型、リニア型又はコンベックス型などである。

超音波プローブ１１ａ又は超音波プローブ１１ｂから被検体Ｐに超音波が送信されると、送信された超音波は、被検体Ｐの体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、反射波信号として超音波プローブ１１ａ又は超音波プローブ１１ｂが有する複数の圧電振動子にて受信される。受信される反射波信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。なお、送信された超音波パルスが移動している血流や心臓壁などの表面で反射された場合の反射波信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向に対する速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。

なお、本実施形態は、複数の圧電振動子が一列で配置された１次元超音波プローブである超音波プローブ１１ａ又は超音波プローブ１１ｂにより、被検体Ｐを２次元でスキャンする場合であっても、１次元超音波プローブの複数の圧電振動子を機械的に揺動する超音波プローブ１１ａ又は超音波プローブ１１ｂや複数の圧電振動子が格子状に２次元で配置された２次元超音波プローブである超音波プローブ１１ａ又は超音波プローブ１１ｂにより、被検体Ｐを３次元でスキャンする場合であっても、適用可能である。

また、図１においては、２つの超音波プローブのみが示されているが、実施形態はこれに限定されるものではなく、任意の数の超音波プローブを備える場合であってよい。例えば、３つ以上の超音波プローブを備える場合であってもよい。

プローブコネクタ１１ｃは、超音波プローブ１１ａ及び超音波プローブ１１ｂがそれぞれ接続されるコネクタを有し、超音波プローブ１１ａ及び超音波プローブ１１ｂをそれぞれ装置本体１００に接続する。

入力装置１２は、トラックボール、スイッチ、ボタン、タッチコマンドスクリーンなどを有し、超音波診断装置１の操作者からの各種設定要求を受け付け、装置本体１００に対して受け付けた各種設定要求を転送する。例えば、入力装置１２は、超音波画像と、Ｘ線ＣＴ画像などとの位置合わせに係る各種操作を受付ける。

モニタ１３は、超音波診断装置１の操作者が入力装置１２を用いて各種設定要求を入力するためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したり、装置本体１００において生成された超音波画像とＸ線ＣＴ画像などとを並列表示したりする。

位置情報取得装置１４は、超音波プローブ１１ａ又は超音波プローブ１１ｂの位置情報を取得する。具体的には、位置情報取得装置１４は、超音波プローブ１１ａ又は超音波プローブ１１ｂがどこに位置するかを示す位置情報を取得する。位置情報取得装置１４としては、例えば、磁気センサーや、赤外線センサー、光学センサー、カメラなどである。

装置本体１００は、超音波プローブ１１ａ又は超音波プローブ１１ｂが受信した反射波に基づいて超音波画像を生成する装置であり、図１に示すように、送受信部１１０と、Ｂモード処理部１２０と、ドプラ処理部１３０と、画像生成部１４０と、画像メモリ１５０と、制御部１６０と、内部記憶部１７０と、インターフェース部１８０とを有する。以下、超音波プローブ１１ａ及び超音波プローブ１１ｂをまとめて超音波プローブ１１と記す場合がある。

送受信部１１０は、トリガ発生回路、遅延回路およびパルサ回路などを有し、超音波プローブ１１に駆動信号を供給する。パルサ回路は、所定のレート周波数で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。また、遅延回路は、超音波プローブ１１から発生される超音波をビーム状に集束して送信指向性を決定するために必要な圧電振動子ごとの遅延時間を、パルサ回路が発生する各レートパルスに対し与える。また、トリガ発生回路は、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ１１に駆動信号（駆動パルス）を印加する。すなわち、遅延回路は、各レートパルスに対し与える遅延時間を変化させることで、圧電振動子面からの送信方向を任意に調整する。

また、送受信部１１０は、アンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、加算器などを有し、超音波プローブ１１が受信した反射波信号に対して各種処理を行なって反射波データを生成する。アンプ回路は、反射波信号をチャンネルごとに増幅してゲイン補正処理を行ない、Ａ／Ｄ変換器は、ゲイン補正された反射波信号をＡ／Ｄ変換して受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与え、加算器は、Ａ／Ｄ変換器によって処理された反射波信号の加算処理を行なって反射波データを生成する。加算器の加算処理により、反射波信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。

このように、送受信部１１０は、超音波の送受信における送信指向性と受信指向性とを制御する。なお、送受信部１１０は、後述する制御部１６０の制御により、遅延情報、送信周波数、送信駆動電圧、開口素子数などを瞬時に変更可能な機能を有している。特に、送信駆動電圧の変更においては、瞬時に値を切り替えることが可能であるリニアアンプ型の発振回路、又は、複数の電源ユニットを電気的に切り替える機構によって実現される。また、送受信部１１０は、１フレームもしくはレートごとに、異なる波形を送信して受信することも可能である。

Ｂモード処理部１２０は、送受信部１１０からゲイン補正処理、Ａ／Ｄ変換処理および加算処理が行なわれた処理済み反射波信号である反射波データを受信し、対数増幅、包絡線検波処理などを行なって、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。

ドプラ処理部１３０は、送受信部１１０から受信した反射波データから速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワーなどの移動体情報を多点について抽出したデータ（ドプラデータ）を生成する。

画像生成部１４０は、Ｂモード処理部１２０が生成したＢモードデータや、ドプラ処理部１３０が生成したドプラデータから、超音波画像を生成する。具体的には、画像生成部１４０は、超音波スキャンの走査線信号列を、テレビなどに代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換（スキャンコンバート）することで、Ｂモードデータやドプラデータから表示用の超音波画像（Ｂモード画像やドプラ画像）を生成する。また、画像生成部１４０は、後述する制御部の制御のもと、内部記憶部１７０に記憶された他のモダリティのボリュームデータから２次元画像を生成する。

画像メモリ１５０は、画像生成部１４０によって生成された造影像や組織像などの画像データを記憶する。また、画像メモリ１５０は、後述する画像生成部１４０による処理結果を記憶する。さらに、画像メモリ１５０は、送受信部１１０を経た直後の出力信号（ＲＦ：Radio Frequency）や画像の輝度信号、種々の生データ、ネットワークを介して取得した画像データなどを必要に応じて記憶する。画像メモリ１５０が記憶する画像データのデータ形式は、後述する制御部１６０によりモニタ１３に表示されるビデオフォーマット変換後のデータ形式であっても、Ｂモード処理部１２０及びドプラ処理部１３０によって生成されたＲａｗデータである座標変換前のデータ形式でもよい。

制御部１６０は、超音波診断装置１における処理全体を制御する。具体的には、制御部１６０は、入力装置１２を介して操作者から入力された各種設定要求や、内部記憶部１７０から読込んだ各種制御プログラムおよび各種設定情報に基づき、送受信部１１０、Ｂモード処理部１２０、ドプラ処理部１３０および画像生成部１４０の処理を制御したり、画像メモリ１５０が記憶する超音波画像などをモニタ１３にて表示するように制御したりする。

内部記憶部１７０は、超音波送受信、画像処理および表示処理を行なうための制御プログラムや、診断情報（例えば、患者ＩＤ、医師の所見など）や、診断プロトコルなどの各種データを記憶する。さらに、内部記憶部１７０は、必要に応じて、画像メモリ１５０が記憶する画像の保管などにも使用される。また、内部記憶部１７０は、制御部１６０による処理に用いられる各種情報を記憶する。なお、各種情報については、後述する。

インターフェース部１８０は、入力装置１２、位置情報取得装置１４、ネットワークと装置本体１００との間での各種情報のやり取りを制御するインターフェースである。例えは、インターフェース部１８０は、制御部１６０に対する位置情報取得装置１４が取得した位置情報の転送を制御する。

以上、第１の実施形態に係る超音波診断装置の全体構成について説明した。かかる構成のもと、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、以下、詳細に説明する位置情報取得装置１４及び制御部１６０の処理により、参照画像を参照しながら実施される診断において、診断効率を向上させることが可能となるように構成されている。

ここで、まず、ＣＴ画像又はＭＲＩ画像を参照画像として診断を行う場合の画像の位置合わせについて説明する。ＣＴ画像又はＭＲＩ画像を参照画像として診断を行う場合には、超音波プローブに取り付けた磁気式の磁気センサーを用いて、Ｘ線ＣＴ装置又はＭＲＩ装置のボリュームデータと超音波画像とを関連付けられる。

最初に、磁気センサーが取り付けられた超音波プローブの磁場における３軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と、他のモダリティのボリュームデータの３軸との軸合わせが行われる。具体的には、磁気センサーが取り付けられた超音波プローブを被検体に対して垂直にあて、その状態でセットボタンを押下することで、その時の磁気センサーの向きを垂直としてセットする。

次に、他のモダリティの画像に描出された特徴部分と同一の特徴部分が描出された超音波画像を選択して、再度セットボタンを押下することで、その時の磁気センサーの位置（座標）と、他のモダリティのボリュームデータにおける位置（座標）とを関連付ける。特徴部分としては、例えば、血管や、剣状突起などが用いられる。

上述したように磁気センサーの向き及び座標を他のモダリティにおけるボリュームデータの座標と関連付けることで、超音波プローブが現時点の走査面と略同一位置の２次元画像を他のモダリティのボリュームデータから生成することが可能となる。そして、他のモダリティの画像において検出された癌の疑いを呈する病巣を腫瘍範囲として登録すると、略同一位置の超音波画像上にマークが付与される。医師は、このマークをもとに穿刺を実施する。

しかしながら、病巣の位置を特定するための超音波プローブと、穿刺を実施するためのプローブとは異なっている場合が多い。例えば、病巣の位置を特定するための超音波プローブは、精細な画像を取得するために、超音波を送受信する面が広い超音波プローブが用いられる。それに対して、穿刺を実施するためのプローブは、細かい隙間を見つけやすくするために、超音波を送受信する面が狭い超音波プローブが用いられる。

例えば、超音波プローブへの取り付けは、超音波プローブの表面に設けられた磁気センサーホルダへ磁気センサーを取り付けることにより行うことができる。一例として磁気センサーホルダを超音波プローブとケーブルの境界部分に磁気センサーホルダを設けた場合には、磁気センサーを取り付ける位置は、超音波プローブのケーブルの付け根部分に位置することとなる。しかし、超音波プローブの形状はプローブごとに異なるため、磁気センサーを取り付ける位置も同一部分にあるわけではない。従って、磁気センサーの座標と他のモダリティにおけるボリュームデータの座標とが関連付けられることで位置合わせが行われている場合には、超音波プローブを切り替えると、位置ずれが生じてしまう。

従って、従来技術においては、超音波プローブを切り替えるごとに、上述した位置合わせを実施することとなり、参照画像を参照しながら実施される診断において、診断効率が低下する。そこで、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、超音波プローブの切り替えに伴う位置合わせを無くすことで、参照画像を参照しながら実施される診断における診断効率を向上させることが可能となるように構成されている。

以下、第１の実施形態に係る位置情報取得装置１４及び制御部１６０の処理について、図２などを用いて説明する。図２は、第１の実施形態に係る位置情報取得装置１４及び制御部１６０の構成の一例を説明するための図である。第１の実施形態に係る位置情報取得装置１４は、図２に示すように、トランスミッター１４ａと、位置センサー１４ｂと、制御装置１４ｄとを有し、図示しないインターフェース部１８０を介して制御部１６０に接続される。

トランスミッター１４ａは、任意の位置に配置され、自装置を中心として外側に向かって磁場を形成する。位置センサー１４ｂは、超音波プローブ１１ａの表面に装着され、トランスミッター１４ａによって形成された３次元の磁場を検出して、検出した磁場の情報を信号に変換して、制御装置１４ｄに出力する。

制御装置１４ｄは、位置センサー１４ｂから受信した信号に基づいて、トランスミッター１４ａを原点とする空間における位置センサー１４ｂの座標及び向きを算出し、算出した座標及び向きを制御部１６０に出力する。なお、被検体Ｐの診断は、超音波プローブ１１ａに装着された位置センサー１４ｂが、トランスミッター１４ａの磁場を正確に検出することが可能な磁場エリア内で行われる。

制御部１６０は、プローブ切替処理部１６１と、センサー切替処理部１６２と、仮想センサー位置算出部１６３とを有し、図示しないバス又はインターフェース部１８０を介して、位置情報取得装置１４及び内部記憶部１７０と接続される。

内部記憶部１７０は、プローブ切替処理部１６１、センサー切替処理部１６２及び仮想センサー位置算出部１６３によって用いられる各種情報を記憶する。具体的には、位置センサー１４ｂ及び超音波プローブ１１ｂに関する情報と、仮想センサーに関する情報とを記憶する。例えば、内部記憶部１７０は、超音波プローブ名、プローブＩＤ、位置センサーの取り付け位置の情報及び視野深度情報を記憶する。

また、内部記憶部１７０は、超音波画像と、他のモダリティのボリュームデータとを関連付ける座標である仮想センサーの位置を算出するための仮想センサー情報を記憶する。例えば、内部記憶部１７０は、超音波プローブごとに、（ΔＳｘ１、０、−ΔＳｚ１）、（ΔＳｘ２、０、−ΔＳｚ２）などの仮想センサー情報を記憶する。なお、各座標については、後述する。

プローブ切替処理部１６１は、入力装置１２を介して操作者から超音波プローブの切り替え処理を受付けると、内部記憶部１７０から超音波プローブに関する情報を取得する。例えば、プローブ切替処理部１６１は、超音波プローブ１１ａから超音波プローブ１１ｂへの切り替え処理を受付けると、超音波プローブ１１ｂの超音波プローブ名、プローブＩＤ、位置センサーの取り付け位置の情報及び視野深度情報などを取得する。そして、プローブ切替処理部１６１は、超音波プローブ１１ｂを制御する。さらに、プローブ切替処理部１６１は、取得した情報をセンサー切替処理部１６２又は仮想センサー位置算出部１６３に出力する。

センサー切替処理部１６２は、プローブ切替処理部１６１からプローブを切り替える情報を受付けると、内部記憶部１７０から位置センサーの情報を取得する。例えば、センサー切替処理部１６２は、超音波プローブ１１ａから超音波プローブ１１ｂへの切り替え情報を受付けると、位置センサー１４ｂの情報を取得する。そして、センサー切替処理部１６２は、位置センサー１４ｂを制御する。

仮想センサー位置算出部１６３は、超音波プローブの切り替え情報を受付けると、内部記憶部１７０から仮想センサー情報を取得する。そして、プローブ切替処理部１６１から受付けた視野深度と、仮想センサー情報とを用いて仮想センサーをオフセットするための仮想センサーオフセット位置情報を算出する。なお、仮想センサー位置算出部１６３は、変換部とも呼ばれる。

ここで、仮想センサーについて説明する。仮想センサーは、制御装置１４ｄによって設定される３次元の座標データであり、Ｘ線ＣＴ画像や、ＭＲＩ画像などの参照画像の断面の中心の位置を示すために使用される。ここで、面に直交するベクトルと、そのベクトルが交わる面との交点が既知であれば、平面とベクトルの内積の関係を用いて平面を定義することができる。なお、位置センサーが定義する座標系と、参照画像が定義する座標系とは異なるため、両者の関係を示す行列式が既知の公式により求められる。

第１の実施形態に係る超音波診断装置１においては、この仮想センサーの座標をボリュームデータの座標と関連付ける。このとき、本実施形態では、超音波プローブの切り替えを実行したとしても、位置合わせを行うことなく、超音波プローブを用いることができるように、仮想センサーが設定される。すなわち、仮想センサーの設定に際して、超音波プローブごとに異なる位置センサーの取り付け位置を考慮して仮想センサーが設定される。

以下、仮想センサーの設定について、図３を用いて説明する。図３は、第１の実施形態にかかる仮想センサーの設定を説明するための図である。図３においては、異なる超音波プローブを３次元空間に配置した図を示す。例えば、仮想センサーの設定では、位置センサーの座標を、超音波プローブにおける超音波の送受信面の中心の座標に変換する。すなわち、超音波プローブにおける超音波の送受信面の中心の座標を仮想センサーとして設定することができる。かかる場合、例えば、図３の左側の図の超音波プローブにおいては、位置センサーの位置から超音波の送受信面の中心の座標（仮想センサーの座標）までは、Ｘ軸上では正方向に「ΔＳｘ１」、Ｙ軸では「０」、Ｚ軸上では負方向に「ΔＳｚ１」となる。すなわち、位置センサーが検出した座標に対して、（ｘ, ｙ, ｚ）＝（ΔＳｘ１, ０, −ΔＳｚ１）の変換を実行することで、仮想センサーを求めることができる。なお、超音波の送受信面の中心の座標に対する位置センサーの取り付け位置の座標は、設計書などから取得することが可能である。

同様に、図３の右側の図の超音波プローブにおいては、位置センサーが検出した座標に対して、（ｘ, ｙ, ｚ）＝（ΔＳｘ２, ０, −ΔＳｚ２）の変換を実行することで、仮想センサーを求めることができる。なお、角度は、位置センサーが検出した角度を適用できるように位置センサーが取り付けられる。

さらに、画面における画像の表示のしやすさを考慮して、視野深度の情報を反映させることができる。すなわち、画像の中心が画面の中心に表示されるように制御するため、上述した仮想センサーの座標をさらに変換する。超音波診断装置の場合、表示された画像の画面上の中心は、視野深度の１／２の位置となる。そこで、視野深度の値を１／２にした値を加算する。

なお、本実施形態においては、仮想センサーが画像の画面上の中心に位置するように、超音波プローブの口径の１／２の位置であり、且つ、視野深度の２分の１の位置に対応する位置に設定する。しかし仮想センサーの位置はこの例に限られず、例えば、超音波プローブの口径の１／２の位置であり且つ、超音波プローブの超音波送受信面の表面（すなわち、視野深度０の位置）に設定しても構わない。あるいは、画面上の任意の位置に仮想センサーが来るように、仮想センサーの位置を入力装置１２によって設定するものであっても構わない。

例えば、図３に示す「ΔＳｘ１’」＝「１／２×Ｌ（視野深度）」である場合には、上述した仮想センサー（ｘ, ｙ, ｚ）＝（ΔＳｘ１, ０, −ΔＳｚ１）は、（ｘ, ｙ, ｚ）＝（ΔＳｘ１＋ΔＳｘ１’, ０, −ΔＳｚ１）となる。上述した仮想センサーの値は、仮想センサー位置算出部１６３によって算出され、仮想センサーオフセット情報として制御装置１４ｄに出力される。制御装置１４ｄは、受付けた仮想センサーオフセット情報を用いて仮想センサーを設定する。

そして、例えば、図３の右側の図の超音波プローブに切り替える場合には、仮想センサー位置算出部１６３は、内部記憶部１７０から仮想センサー情報（ｘ, ｙ, ｚ）＝（ΔＳｘ２, ０, −ΔＳｚ２）を読み出す。そして、仮想センサー位置算出部１６３は、読み出した仮想センサー情報（ｘ, ｙ, ｚ）＝（ΔＳｘ２, ０, −ΔＳｚ２）に「ΔＳｘ１’」を加えた（ｘ, ｙ, ｚ）＝（ΔＳｘ２＋ΔＳｘ１’, ０, −ΔＳｚ２）を算出して、制御装置１４ｄに出力する。

これにより、超音波プローブを切り替えても、仮想センサーの位置は変化しない。すなわち、超音波画像と他のモダリティのボリュームデータとの位置ずれは生じないことから、位置合わせを実施することなく、参照画像を参照した診断を行うことが可能である。

具体的には、制御部１６０は、仮想センサーの座標の変化に基づいて、他のモダリティのボリュームデータから２次元画像を生成するように画像生成部１４０を制御する。

次に、第１の実施形態に係る超音波診断装置１の処理について説明する。図４は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１による処理の手順を示すフローチャートである。なお、図４においては、被検体Ｐの診断が、位置センサー１４ｂがトランスミッター１４ａの磁場を正確に検出することが可能な磁場エリア内で行われている場合の処理について示す。

図４に示すように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１においては、超音波プローブが切り替えられると（ステップＳ１０１肯定）、センサー切替処理部１６２が、位置センサーが切り替えられたか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

ここで、位置センサーが切り替えられた場合には（ステップＳ１０２肯定）、センサー切替処理部１６２が、超音波プローブ情報に基づいて、位置センサー情報を取得する（ステップＳ１０３）。一方、位置センサーが切り替えられていない場合には（ステップＳ１０２否定）、センサー切替処理部１６２は、待機状態である。

そして、仮想センサー位置算出部１６３は、位置センサー情報と、視野深度情報とを用いて仮想センサーオフセット位置情報を算出する（ステップＳ１０４）。その後、制御装置１４ｄは、仮想センサー位置算出部１６３から受付けた仮想センサーオフセット位置情報に基づいて、位置センサーの位置から仮想センサーの位置情報を算出して（ステップＳ１０５）、処理を終了する。

上述したように、第１の実施形態によれば、内部記憶部１７０は、超音波プローブごとに、超音波プローブに取り付けられた位置センサーの取り付け位置の座標を、超音波プローブにおける超音波の送受信面の所定位置の座標に変換する変換情報を記憶する。仮想センサー位置算出部１６３は、超音波プローブが切り替えられた場合に、切り替え後の超音波プローブに対応する変換情報を内部記憶部１７０から取得し、取得した変換情報を用いて、切り替え後の超音波プローブに取り付けられた位置センサーの取り付け位置の座標を、所定位置の座標に変換する。従って、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、超音波プローブの切り替えに伴う位置合わせを実施することなく、参照画像を参照した診断を行うことができ、参照画像を参照しながら実施される診断において、診断効率を向上させることが可能となる。

また、第１の実施形態によれば、仮想センサー位置算出部１６３は、超音波プローブの口径の半分の位置で、かつ、視野深度の２分の１の値に基づいて、前記変換後の座標をさらに変換する。そして、制御部１６０は、前記視野深度の２分の１の値に基づく変換後の座標の変化に応じて、３次元画像データから２次元画像を生成するように制御する。従って、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、画像の中心が画面の中心に表示されるように制御することができ、画像の視認性を向上させることが可能となる。

また、第１の実施形態によれば、位置センサー１４ｂは、複数の超音波プローブに対して共有される。従って、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、超音波プローブの切り替えを柔軟に行うことが可能となる。

（第２の実施形態）
さて、これまで第１の実施形態について説明したが、上述した第１の実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。

（１）センサーの切り替え処理
上述した第１の実施形態では、１つの位置センサーを複数の超音波プローブに対して用いる場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、複数の超音波プローブそれぞれに位置センサーが取り付けられている場合であってもよい。かかる場合には、超音波プローブの切り替え時に位置センサーも切り替えられる。ここで、位置センサーの切り替えは、手動で行ってもよく、自動で行うようにしてもよい。

図５は、第２の実施形態に係る超音波プローブと位置センサーとの対応テーブルを説明するための図である。例えば、位置センサーの切り替えを自動で行う場合には、超音波プローブと取り付けられている位置センサーとの対応を示す対応テーブルを内部記憶部１７０が記憶する。例えば、内部記憶部１７０は、図５に示すように、超音波プローブと取り付けられている位置センサーとの対応を、それぞれのコネクタの番号で示した対応テーブルを記憶する。そして、センサー切替処理部１６２は、超音波プローブの切り替え情報を受付けると、対応テーブルを参照して、位置センサーの切り替え処理を実行する。

（２）ボリュームデータ
上述した第１の実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置及びＭＲＩ装置によって生成されたボリュームデータを用いる場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、超音波診断装置によって生成されたボリュームデータを用いる場合であってもよい。

（３）仮想センサー情報
上述した第１の実施形態では、超音波プローブごとの仮想センサー情報が、超音波診断装置１が備える内部記憶部１７０によって記憶される場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、外部記憶装置が仮想センサー情報を記憶する場合であってもよい。

図６は、第２の実施形態に係る超音波診断装置１の全体構成を説明するための図である。図６に示すように、第２の実施形態に係る超音波診断装置１は、ネットワークを介して、外部記憶装置１５と接続され、例えば、ＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System）やＨＩＳ（Hospital Information System）、ＲＩＳ（Radiology Information System）などが適用される。

外部記憶装置１５は、超音波プローブにおける超音波の送受信面の所定位置の座標に変換する変換情報が超音波プローブごとに記憶する。例えば、外部記憶装置１５は、超音波プローブごとに、（ΔＳｘ１、０、−ΔＳｚ１）、（ΔＳｘ２、０、−ΔＳｚ２）などの仮想センサー情報を記憶する。

インターフェース部１８０は、仮想センサーを記憶する外部記憶装置１５にネットワークを介して接続される。なお、インターフェース部１８０は、接続部とも呼ばれる。仮想センサー位置算出部１６３は、他の超音波プローブへ代えた場合に、代えた後の超音波プローブに対応する変換情報を、接続部を介して記憶部から取得し、この取得した変換情報を用いて、代えた後の超音波プローブに取り付けられた位置センサーの取り付け位置の座標を、所定位置の座標に変換する。

具体的には、仮想センサー位置算出部１６３は、超音波プローブの切り替えが行われると、インターフェース部１８０を介して、外部記憶装置１５から切替後の超音波プローブに対応する仮想センサー情報を取得して、仮想センサーオフセット位置情報を算出する。

そして、仮想センサー位置算出部１６３は、算出した仮想センサーオフセット位置情報を制御装置１４ｄに出力する。制御装置１４ｄは、受付けた仮想センサーオフセット位置情報に基づいて、仮想センサーを設定する。

なお、外部記憶装置１５は、仮想センサー情報のみではなく、超音波プローブ名、プローブＩＤ、位置センサーの取り付け位置の情報及び視野深度情報などの超音波プローブ及び位置センサーに関する情報も記憶することができる。かかる場合には、プローブ切替処理部１６１や、センサー切替処理部１６２は、インターフェース１８０を介して、各種情報を取得する。

（４）位置センサーの角度
上述した第１の実施形態では、位置センサーの取り付け位置の座標に基づく仮想センサー情報を用いる場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、位置センサーの取り付け角度をさらに考慮した仮想センサー情報を用いる場合であってもよい。かかる場合には、例えば、内部記憶部１７０は、超音波プローブごとに、超音波プローブに取り付けられる位置センサー（例えば、磁気センサーなど）の取り付け角度ごとに仮想センサー情報を記憶する。

そして、仮想センサー位置算出部１６３は、他の超音波プローブへ代えた場合に、代えた後の超音波プローブ及び位置センサーの取り付け角度に対応する仮想センサー情報を内部記憶部１７０から取得し、この取得した仮想センサー情報を用いて、代えた後の超音波プローブに取り付けられた位置センサー（例えば、磁気センサーなど）の取り付け位置の座標を、所定位置の座標に変換する。すなわち、仮想センサー位置算出部１６３は、取得した仮想センサー情報を用いて、仮想センサーオフセット位置情報を算出して、算出した仮想センサーオフセット位置情報を制御装置１４ｄに出力する。

なお、上述した位置センサーの取り付け角度ごとの仮想センサー情報は、内部記憶部１７０によって記憶される場合だけではなく、外部記憶装置１５によって記憶される場合であってもよい。

以上述べた少なくともひとつの実施形態の超音波診断装置によれば、参照画像を参照しながら実施される診断において、診断効率を向上させることが可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ 超音波診断装置
１１ａ、１１ｂ 超音波プローブ
１２ 入力装置
１４ 位置情報取得装置
１４ａ トランスミッター
１４ｂ 位置センサー
１４ｄ 制御装置
１００ 装置本体
１６０ 制御部
１６１ プローブ切替処理部
１６２ センサー切替処理部
１６３ 仮想センサー位置算出部

Claims (10)

1. 第１の超音波プローブ及び第２の超音波プローブを含み、それぞれに位置センサーが取り付けられる少なくとも２つ以上の超音波プローブと、
   前記第１の超音波プローブ及び前記第２の超音波プローブにおける各位置センサーの取り付け位置の位置情報を、前記第１の超音波プローブ及び前記第２の超音波プローブにおける超音波の送受信面の所定位置の位置情報にそれぞれ変換する変換情報を、前記第１の超音波プローブ及び前記第２の超音波プローブごとに記憶する記憶手段と、
   駆動する超音波プローブが前記第１の超音波プローブから前記第２の超音波プローブに切り替えられたことを示す情報を受け付けた後、前記第２の超音波プローブに対応する変換情報を前記記憶手段から取得し、取得した変換情報を用いて、前記第２の超音波プローブに取り付けられた位置センサーの位置から前記所定位置の位置情報を算出する変換手段と、
   前記第１の超音波プローブ及び前記第２の超音波プローブによって受信された各受信信号に基づいて、超音波画像をそれぞれ生成する制御手段と、
   を備え、
   前記変換手段は、前記所定位置の位置情報を、前記超音波画像が表示される画面上の表示位置に基づいて設定される前記送受信面に関する基準位置の位置情報に変換し、
   前記制御手段は、前記基準位置における画像情報が前記画面上の前記基準位置に基づく表示位置にて表示される超音波画像を生成するように制御することを特徴とする超音波診断装置。
2. 第１の超音波プローブ及び第２の超音波プローブを含み、それぞれに位置センサーが取り付けられる少なくとも２つ以上の超音波プローブと、
   前記第１の超音波プローブ及び前記第２の超音波プローブにおける各位置センサーの取り付け位置の位置情報を、前記第１の超音波プローブ及び前記第２の超音波プローブにおける超音波の送受信面の所定位置の位置情報にそれぞれ変換する変換情報が前記第１の超音波プローブ及び前記第２の超音波プローブごとに記憶された記憶手段が接続される接続手段と、
   駆動する超音波プローブが前記第１の超音波プローブから前記第２の超音波プローブに切り替えられたことを示す情報を受け付けた後、前記第２の超音波プローブに対応する変換情報を、前記接続手段を介して前記記憶手段から取得し、取得した変換情報を用いて、前記第２の超音波プローブに取り付けられた位置センサーの位置から前記所定位置の位置情報を算出する変換手段と、
   前記第１の超音波プローブ及び前記第２の超音波プローブによって受信された各受信信号に基づいて、超音波画像をそれぞれ生成する制御手段と、
   を備え、
   前記変換手段は、前記所定位置の位置情報を、前記超音波画像が表示される画面上の表示位置に基づいて設定される前記送受信面に関する基準位置の位置情報に変換し、
   前記制御手段は、前記基準位置における画像情報が前記画面上の前記基準位置に基づく表示位置にて表示される超音波画像を生成するように制御することを特徴とする超音波診断装置。
3. 前記基準位置として、前記超音波プローブの口径の半分の位置で、かつ、視野深度の２分の１の位置が設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
4. 前記基準位置として、前記超音波プローブの口径の半分の位置で、かつ、前記超音波プローブの走査面の表面の位置が設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
5. 前記超音波の送受信面に関する任意の位置を入力する入力手段を更に備え、
   前記入力手段により入力された位置が基準位置として設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
6. 前記位置センサーは、前記第１の超音波プローブ及び前記第２の超音波プローブに対して共有されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
7. 前記第１の超音波プローブ及び前記第２の超音波プローブそれぞれに位置センサーが取り付けられ、前記第１の超音波プローブから前記第２の超音波プローブへの切り替えに伴い、前記位置センサーが手動で切り替え可能に設けられたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
8. 前記位置センサーの切り替えを実行する切り替え手段をさらに有し、
   前記記憶手段は、前記第１の超音波プローブ及び前記第２の超音波プローブそれぞれに対応する位置センサーの情報を記憶し、
   前記切り替え手段は、前記記憶手段によって記憶された前記第１の超音波プローブ及び前記第２の超音波プローブそれぞれに対応する位置センサーの情報に基づいて、前記第１の超音波プローブから前記第２の超音波プローブへの切り替えに伴う前記位置センサーの切り替えを実行することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
9. 前記記憶手段は、前記第１の超音波プローブ及び前記第２の超音波プローブごとに、前記第１の超音波プローブ及び前記第２の超音波プローブに取り付けられた位置センサーの取り付け角度ごとに前記変換情報を記憶し、
   前記変換手段は、駆動する超音波プローブが前記第１の超音波プローブから前記第２の超音波プローブに切り替えられたことを示す情報を受け付けた後、前記第２の超音波プローブの位置センサーの取り付け角度に対応する変換情報を前記記憶手段から取得し、取得した変換情報を用いて、前記第２の超音波プローブに取り付けられた位置センサーの位置から前記所定位置の位置情報を算出することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
10. 駆動する超音波プローブが第１の超音波プローブから第２の超音波プローブに切り替えられたことを示す情報を受け付けた後、前記第１の超音波プローブ及び前記第２の超音波プローブにそれぞれ取り付けられた位置センサーの取り付け位置の位置情報を前記第１の超音波プローブ及び前記第２の超音波プローブにおける超音波の送受信面の所定位置の位置情報にそれぞれ変換する変換情報が前記第１の超音波プローブ及び前記第２の超音波プローブごとに記憶された記憶手段から、前記第２の超音波プローブに対応する変換情報を取得する取得手順と、
    取得した変換情報を用いて、前記第２の超音波プローブに取り付けられた位置センサーの位置から前記所定位置の位置情報を算出する変換手順と、
    前記第１の超音波プローブ及び前記第２の超音波プローブによって受信された各受信信号に基づいて、超音波画像をそれぞれ生成する制御手順と、
    をコンピュータに実行させ、
    前記変換手順は、前記所定位置の位置情報を、前記超音波画像が表示される画面上の表示位置に基づいて設定される前記送受信面に関する基準位置の位置情報に変換し、
    前記制御手順は、前記基準位置における画像情報が前記画面上の前記基準位置に基づく表示位置にて表示される超音波画像を生成するように制御することを特徴とする座標変換プログラム。

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