超聲波診斷設備的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種超聲波診斷裝置，尤其涉及一種用于輔助徒手穿刺的技術。
【背景技術】
[0002] 穿刺技術或者穿刺操縱（下文簡單稱為"穿刺"）是一種為了注射藥品、采樣組織 等而用于將穿刺針通過身體表面插入身體的技術。還可以實施穿刺用于燒灼腫瘤等。對于 穿刺，利用超聲波診斷來核查穿刺針的末端和目標組織之間的位置關系。具體地，將穿刺針 插入，同時用戶核查出現(xiàn)在層析圖像上的穿刺針圖像。作為穿刺的方法，存在公知的"機械 引導方法"，其中在探頭上安裝具有針凹槽的穿刺適配器，并且穿刺針由穿刺適配器引導； 以及"徒手（freehand)方法"，其中不使用上述裝備，而是將穿刺針用手握住并且自如地實 施穿刺。在任一方法中，都要確定穿刺針的移動方向，使得穿刺路徑在波束掃描平面上。
[0003]電子線性掃描包括非偏轉(zhuǎn)掃描和偏轉(zhuǎn)掃描。在非偏轉(zhuǎn)掃描中，超聲波束不偏轉(zhuǎn)。也 即，超聲波束形成為具有〇度的波束偏轉(zhuǎn)角度（在正交于換能器的傳送和接收平面的方向 上），且這種垂直超聲波束被電子掃描。在這種非偏轉(zhuǎn)掃描中，每次掃描都形成矩形波束掃 描區(qū)域，并且形成對應的層析圖像（非偏轉(zhuǎn)掃描圖像）。
[0004]另一方面，在偏轉(zhuǎn)掃描中，超聲波束以期望偏轉(zhuǎn)角度傾斜，并且傾斜超聲波束被電 子掃描。通常，在偏轉(zhuǎn)掃描的情形下，每次掃描都形成平行四邊形狀波束掃描平面，并且形 成對應的層析圖像（偏轉(zhuǎn)掃描圖像）。相對于該掃描，公知一種空間復合方法用于改善圖像 質(zhì)量。在該方法中，例如，由非偏轉(zhuǎn)掃描形成的幀數(shù)據(jù)，由帶正偏轉(zhuǎn)角度的偏轉(zhuǎn)掃描形成的 幀數(shù)據(jù)，以及由帶負偏轉(zhuǎn)角度的偏轉(zhuǎn)掃描形成的幀數(shù)據(jù)被結合以產(chǎn)生結合幀數(shù)據(jù)，并且基 于結合幀數(shù)據(jù)形成層析圖像。在這種情況下，通常，在各個偏轉(zhuǎn)掃描幀數(shù)據(jù)的該情況下，延 伸得超出非偏轉(zhuǎn)幀數(shù)據(jù)的三角形部分被切去，并且形成類似于對于非偏轉(zhuǎn)掃描的層析圖像 的具有矩形形狀的層析圖像。該層析圖像包括：中央子區(qū)域，其中非偏轉(zhuǎn)掃描區(qū)域和兩個偏 轉(zhuǎn)掃描區(qū)域重疊；以及右側(cè)子區(qū)域和左側(cè)子區(qū)域，在這兩個子區(qū)域的每個中非偏轉(zhuǎn)掃描區(qū) 域和一個偏轉(zhuǎn)掃描區(qū)域重疊。在以風扇形狀掃描超聲波束的凸面掃描等中，在一些情形下 也可以應用空間復合方法。
[0005] 出現(xiàn)在層析圖像上的穿刺針圖像取決于穿刺針的軸向方向（穿刺方向）和超聲波 束之間的交叉角度而顯著改變。一般來講，當交叉角度是直角時來自穿刺針的回聲的強度 最大化，并且在這種情況下穿刺針圖像在層析圖像上出現(xiàn)地最顯著。因此，當實施穿刺時， 期望在設定波束偏轉(zhuǎn)角度之后實施偏轉(zhuǎn)掃描，使得波束方向正交于穿刺路徑。另一方面，為 了形成組織的圖像，或者為了形成與在正常情形下一樣的矩形層析圖像，期望實施非偏轉(zhuǎn) 掃描。從這種觀點來說，在穿刺期間，交替地重復非偏轉(zhuǎn)掃描和偏轉(zhuǎn)掃描，并且基于結合幀 數(shù)據(jù)來順序顯示層析圖像。
[0006] 專利文獻1公開了一種用來穿刺的超聲波診斷裝置。在超聲波診斷裝置中，穿刺 適配器安裝在探頭上，穿刺角度由穿刺適配器的類型指定?；诖┐探嵌葘⒊暡ㄊ钠?轉(zhuǎn)角度設定為正交于穿刺路徑。換句話說，處于傾斜狀態(tài)的超聲波束被電子掃描。利用這 種構造，包括組織圖像和穿刺針圖像的層析圖像顯示在屏幕上。表示穿刺路徑的引導線也 包括在屏幕上的顯示中。但是，在專利文獻1的超聲波診斷裝置中，在穿刺期間，僅顯示偏 轉(zhuǎn)掃描圖像。專利文獻1未公開使用基于空間復合方法的結合圖像，因此未描述與在結合 圖像上顯示穿刺針圖像的特有問題以及用于解決此問題的結構。
[0007] 專利文獻2在圖5中公開了超聲波診斷裝置，其結合非偏轉(zhuǎn)掃描圖像和偏轉(zhuǎn)掃描 圖像，并且顯示結合圖像。前者用于清晰地顯示組織，后者用于清晰地顯示穿刺針。利用結 合圖像，能夠清晰地顯示組織和穿刺針。但是，專利文獻2未公開與區(qū)分非偏轉(zhuǎn)掃描圖像 (非偏轉(zhuǎn)掃描區(qū)域）和偏轉(zhuǎn)掃描圖像（偏轉(zhuǎn)掃描區(qū)域）的形狀關聯(lián)的特有問題，以及用于 處理此問題的結構。更具體來說，在專利文獻2中，結合圖像是矩形圖像，并且包括由這兩 種圖像形成的重疊子區(qū)域以及僅由非偏轉(zhuǎn)掃描圖像形成的非重疊子區(qū)域。在非重疊子區(qū)域 中，通常未清晰地顯示穿刺針。因此期望的是，在穿刺之前目標組織定位于重疊子區(qū)域內(nèi)， 而穿刺針設定為未達到非重疊子區(qū)域。但是，在結合圖像上重疊子區(qū)域和非重疊子區(qū)域之 間的邊界不必須是清晰的。專利文獻2未描述用于明確地示出邊界的結構。
[0008] 在專利文獻2的圖5示出的結構中，使用穿刺適配器（采用機械引導方法），并且 在穿刺之前確定穿刺角度。因而，始終形成恒定穿刺路徑。在該情況下，因為偏轉(zhuǎn)角度始終 恒定，所以邊界的位置不改變，并且讓用戶在每次檢查時注意邊界位置的必要性較低?？商?換地，可以確定穿刺角度（也即，偏轉(zhuǎn)角度）使得在結合圖像中重疊子區(qū)域占優(yōu)勢。在該情 況下，在大多數(shù)情形下目標組織將定位于重疊子區(qū)域內(nèi)，因而具有上述問題的可能性較低。
[0009] 相反，在徒手方法的情形下，尤其在能夠自由選擇偏轉(zhuǎn)角度的徒手方法中，每次檢 查時邊界的位置會改變，一開始難以在屏幕上識別偏轉(zhuǎn)角度。即使顯示穿刺引導線，也僅能 夠獲得對穿刺方向的粗略估計，而難以識別重疊子區(qū)域的邊緣（以上描述的邊界）。因此， 難以在圖像上識別目標組織（或者穿刺針的末端達到的點）是否定位于重疊子區(qū)域內(nèi)。在 徒手方法的情形下，一方面需要用一只手握住探頭另一方面需要同時握住穿刺針，難以在 穿刺開始之后指定或者選擇偏轉(zhuǎn)角度。必須在穿刺之前指定偏轉(zhuǎn)角度。
[0010] 專利文獻3示出了基于空間復合方法的圖像結合系統(tǒng)。該系統(tǒng)似乎假定為徒手方 法。在該系統(tǒng)中，為了清晰地形成組織和穿刺針這兩種圖像，而結合了具有不同偏轉(zhuǎn)角度的 多個層析圖像。專利文獻3在圖8中示出了在結合圖像中表示梯形子區(qū)域的圖形。梯形 子區(qū)域可以理解為非偏轉(zhuǎn)掃描圖像和偏轉(zhuǎn)掃描圖像彼此重疊的區(qū)域，并且圖形化表示其外 圍。但是，在專利文獻3的圖8的結構中，不存在對應于穿刺引導線的元件。因為穿刺針的 移動方向看起來不正交于圖8中的梯形子區(qū)域的斜邊，所以專利文獻3不能識別正交關系 的建立。
[0011] [相關參考文獻]
[0012] [專利文獻]
[0013][專利文獻1]日本專利申請公開平9-28708A
[0014][專利文獻2]日本專利申請公開2006-320378
[0015][專利文獻3]美國專利申請公開2011/0249878A

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] [技術問題]
[0017] 本發(fā)明的優(yōu)勢是檢查者能夠在穿刺之前核查根據(jù)波束偏轉(zhuǎn)角度改變的參考穿刺 路徑，并且能夠核查形成根據(jù)波束偏轉(zhuǎn)角度改變的子區(qū)域的穿刺針圖像的邊界。本發(fā)明的 另一優(yōu)勢在于，在穿刺之前，檢查者能夠容易地核查目標組織定位于形成子區(qū)域的穿刺針 圖像內(nèi)。
[0018] [解決問題的方案]
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的一個方案，提供了一種超聲波診斷裝置，其包括：偏轉(zhuǎn)角度確定單 元，其確定對應于計劃穿刺角度的波束偏轉(zhuǎn)角度；掃描控制器，其根據(jù)波束偏轉(zhuǎn)角度控制用 于形成組織圖像的第一波束掃描和用于形成穿刺針圖像的第二波束掃描；圖形圖像形成單 元，其形成具有穿刺引導的圖形圖像；結合單元，其結合由第一波束掃描獲得的第一幀數(shù)據(jù) 和由第二波束掃描獲得的第二幀數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生結合幀數(shù)據(jù)；以及顯示處理器，其將圖形圖像 和基于結合幀數(shù)據(jù)的超聲波圖像進行結合以產(chǎn)生顯示圖像，其中穿刺引導包括：主引導線， 其表示由計劃穿刺角度確定的參考穿刺路徑；以及子引導線，其與主引導線交叉，子引導線 比主引導線短并且表示第二波束掃描的區(qū)域的邊緣。
[0020] 根據(jù)上述構造，圖形圖像與超聲波圖像一起顯示，圖形圖像包括穿刺引導。穿刺引 導用于輔助穿刺，并且包括主引導線和子引導線。利用主引導線，能夠視覺地識別參考穿刺 路徑。參考穿刺路徑功能為粗略估計以用于獲得清晰的穿刺針圖像。即使穿刺針偏離于參 考穿刺路徑，只要用于目標組織的實際穿刺路徑不偏離就能夠?qū)崿F(xiàn)穿刺的目的。當參考穿 刺路徑和穿刺針的移動的實際方向之間的偏離角度變得較大時，穿刺針圖像的清晰性將降 低。因此期望實施穿刺以使得實際穿刺路徑盡可能靠近、或者盡可能平行于參考穿刺路徑。 當確定參考穿刺路徑正好通過穿刺目標坐標時，期望實施穿刺以使得實際穿刺路徑盡可能 靠近參考穿刺路徑。期望地，通過參考點和計劃穿刺角度來確定參考穿刺路徑。例如，參考 點是超聲波圖像的右上角或者左上角的點，對應于探頭的一個端部或者另一端部（或者陣 列換能器的一個端部或者另一端部）?？商鎿Q地，參考點可以不設定為固定點，而是取決于 實際穿刺位置可變。
[0021] 子引導線表示第二波束掃描區(qū)域的邊緣。換句話說，利用子引導線，能夠視覺地易 于辨認能夠顯示清晰穿刺針圖像（實施第二波束掃描的區(qū)域；重疊子區(qū)域）的子區(qū)域。具 體地，期望的是，確定計劃穿刺角度并且確定探頭的位置和方位，使得通過穿刺針末端達到 的目標組織或者穿刺目標坐標包括在子區(qū)域中。根據(jù)這種設定，能夠在穿刺處理期間繼續(xù) 始終清晰地顯示穿刺針圖像（尤其，其末端）。也即，能夠解決穿刺針末端從子區(qū)域移除并 且穿刺針末端的圖像突然不形成或者變得不清晰的問題。
[0022] 在上述構造中，當通