超聲波診斷裝置、超聲波診斷裝置的動(dòng)作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種利用超聲波進(jìn)行掃描的超聲波診斷裝置和超聲波診斷裝置的動(dòng) 作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 關(guān)于一邊進(jìn)行使發(fā)送和接收方向變化的掃描（scan)-邊向生物體內(nèi)發(fā)送超聲波 并接收來(lái)自生物體組織的反射波來(lái)將生物體的狀態(tài)作為圖像進(jìn)行觀察的超聲波診斷裝置， 為了能夠?qū)崟r(shí)地觀察生物體內(nèi)的情形，近年來(lái)提出并普及了各種超聲波診斷裝置。
[0003] 在使用這種超聲波診斷裝置例如觀察腫瘤的情況下，有時(shí)使用用于采集細(xì)胞、組 織的穿刺針或者用于進(jìn)行治療的燒灼針等處理器具，此時(shí)，期望確認(rèn)腫瘤與處理器具的位 置關(guān)系、處理器具的周?chē)纳矬w的情形。因此，提出了一種根據(jù)由立體地進(jìn)行掃描得到的 超聲波斷層圖像組成的體數(shù)據(jù)來(lái)獲得所期望的切斷面的圖像的技術(shù)。
[0004] 例如，在日本特開(kāi)2008-289858號(hào)公報(bào)中記載了如下一種超聲波診斷裝置及其控 制方法:在監(jiān)視器中顯示三維觸發(fā)掃描的各種掃描條件、任意斷面的位置、斜率、表示掃描 范圍的模型以及用于設(shè)定和變更這些內(nèi)容的畫(huà)面，并利用輸入裝置進(jìn)行設(shè)定和變更。
[0005] 另外，在日本特開(kāi)2006-231035號(hào)公報(bào)中記載了如下一種技術(shù):在胎兒觀察用的超 聲波診斷裝置中，基于根據(jù)預(yù)先收集到的二維圖像而得到的信息，來(lái)自動(dòng)設(shè)定三維的攝像 條件。
[0006] 而且，在日本特開(kāi)2009-233197號(hào)公報(bào)中記載了在乳腺癌檢測(cè)裝置中進(jìn)行以下控 制的技術(shù)，該控制是:根據(jù)進(jìn)行預(yù)掃描得到的二維圖像來(lái)計(jì)算乳房的中心位置的偏移，并基 于該計(jì)算結(jié)果來(lái)使探頭移動(dòng)。
[0007] 并且，例如在日本特開(kāi)2007-175431號(hào)公報(bào)中記載了如下一種超聲波診斷裝置：向 生物體內(nèi)插入裝載有矩陣陣列的超聲波內(nèi)窺鏡來(lái)獲取由多個(gè)一系列超聲波斷層圖像（以下 稱(chēng)為原始圖像)構(gòu)成的體數(shù)據(jù)，在基于獲取到的體數(shù)據(jù)新生成的超聲波斷層圖像（以下稱(chēng)為 重構(gòu)圖像)的下面對(duì)異常組織進(jìn)行穿刺來(lái)進(jìn)行活檢。在該公報(bào)所記載的技術(shù)中，當(dāng)手術(shù)操作 者在原始圖像上指定點(diǎn)時(shí)，裝置基于該指定點(diǎn)來(lái)設(shè)定作為穿刺針插入軸的直線，并以使切 斷體數(shù)據(jù)的面包含該直線的方式設(shè)定該切斷體數(shù)據(jù)的面，根據(jù)體數(shù)據(jù)來(lái)生成與該切斷面對(duì) 應(yīng)的重構(gòu)圖像。由此，在重構(gòu)圖像中描繪出穿刺針整體，因此手術(shù)操作者能夠確認(rèn)穿刺針是 否到達(dá)腫瘤等關(guān)注區(qū)域內(nèi)的適當(dāng)位置，從而能夠提高到達(dá)腫瘤的到達(dá)率，進(jìn)而提高活檢成 果。
[0008] 另外，在日本專(zhuān)利4443672號(hào)公報(bào)中，關(guān)于連接有體外式超聲波探頭的超聲波診斷 裝置，記載了與上述日本特開(kāi)2007-175431號(hào)公報(bào)中的超聲波診斷裝置大致相同的結(jié)構(gòu)。在 該公報(bào)中還記載了如下一種技術(shù)：除了包含上述直線的上述切斷面以外，還設(shè)定垂直于上 述直線（即、垂直于穿刺針）的切斷面并生成該切斷面的重構(gòu)圖像。
[0009] 另外，作為對(duì)于生物體組織的治療方法，存在如下一種能量治療（R F A : R a d i 〇 Frequency Ablation:射頻消融）：使用輸出高頻電磁波的治療用處理器具在異常組織內(nèi)產(chǎn) 生熱來(lái)對(duì)異常組織進(jìn)行燒灼。另外，還存在一種將異常組織凍結(jié)凝固的能量治療(低溫）。
[0010] 在這些治療中，在大多情況下不僅想要確認(rèn)治療用處理器具是否到達(dá)關(guān)注區(qū)域的 適當(dāng)位置，還想要確認(rèn)治療是否擴(kuò)及處理器具周?chē)钠谕秶?。另外，有時(shí)還想在治療前確 認(rèn)在處理器具周?chē)欠翊嬖诓幌霌p傷的血管、其它臟器，想要確認(rèn)與治療范圍之間是否存 在足夠的余量。在這些情況下，如果能夠確認(rèn)不僅由獲取體數(shù)據(jù)時(shí)的包含音軸的特定的切 斷面構(gòu)建還由與音軸交叉的各種切斷面(例如，相對(duì)于音軸傾斜或垂直的切斷面等)構(gòu)建而 成的重構(gòu)圖像，則能夠提高確認(rèn)精度。而且，在上述日本特開(kāi)2007-175431號(hào)公報(bào)和日本專(zhuān) 利4443672號(hào)公報(bào)所記載的技術(shù)中，能夠生成這樣的各種切斷面的重構(gòu)圖像。
[0011] 關(guān)于能夠生成并觀察各種切斷面的重構(gòu)圖像的技術(shù)的可用性，不僅在上述治療的 情況下被認(rèn)可，在其它用途中也被認(rèn)可。
[0012] 但是，在利用重構(gòu)圖像生成切斷面的情況下，存在超聲波斷層圖像的空間分辨率 低于原始圖像的空間分辨率這樣的問(wèn)題。發(fā)生該問(wèn)題的理由例如是以下要說(shuō)明的理由（1)、 ⑵。
[0013] (1)-般地，如果除去波束間隔和采樣間隔，則超聲波斷層圖像的空間分辨率由超 聲波脈沖寬度和波束直徑這兩者決定，但在重構(gòu)圖像的的情況下，通常波束直徑對(duì)空間分 辨率的降低的貢獻(xiàn)度大。這是由于，重構(gòu)圖像的斜率越接近垂直于音軸的斜率，波束直徑對(duì) 重構(gòu)圖像的空間分辨率的影響越大。
[0014] (2)而且，獲取體數(shù)據(jù)時(shí)的發(fā)送/接收開(kāi)口、波束焦點(diǎn)深度、焦距以及焦點(diǎn)個(gè)數(shù)是與 在獲取體數(shù)據(jù)后設(shè)定的切斷面的位置、方向無(wú)關(guān)地決定的，并非為了針對(duì)重構(gòu)圖像優(yōu)化波 束直徑。
[0015]因此，在日本特開(kāi)2011-024827號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了如下一種超聲波診斷裝置:采用擺 動(dòng)型機(jī)械探頭、旋轉(zhuǎn)型機(jī)械探頭或二維陣列探頭，當(dāng)在利用某個(gè)探頭預(yù)先拍攝到的三維圖 像上指定任意的切斷面時(shí)，再次獲取該切斷面的超聲波數(shù)據(jù)來(lái)生成切斷面的二維圖像(參 照該公報(bào)的例如第[0016]段等）。在該公報(bào)所記載的技術(shù)中，能夠不伴有圖像質(zhì)量的劣化地 顯示所指定的切斷面的圖像(參照該公報(bào)的例如第[0051]段等）。
[0016] 但是，在上述日本特開(kāi)2011-024827號(hào)公報(bào)中沒(méi)有具體地公開(kāi)使用二維陣列的情 況下的切斷面的指定方法、掃描方法。另外，雖然公開(kāi)了使用了擺動(dòng)型、旋轉(zhuǎn)型的一維陣列 的機(jī)械探頭指定方法、掃描方法，但以使切斷面經(jīng)過(guò)相當(dāng)于擺動(dòng)軸上或者旋轉(zhuǎn)軸上的一點(diǎn) 的"三維圖像的頂點(diǎn)"的方式、即包含一維陣列的方式指定該切斷面來(lái)進(jìn)行掃描(參照該公 報(bào)的例如第[0031]段等）。因此，在切斷面是不包含一維陣列的切斷面、例如是相對(duì)于音軸 傾斜或垂直的切斷面的情況下，不能像包含一維陣列的切斷面的情況那樣"不伴有圖像質(zhì) 量的劣化地顯示所指定的切斷面的圖像"。這樣，在上述以往的技術(shù)中不能排除上述（1)、 (2)的理由，從而不能解決重構(gòu)圖像的空間分辨率低于原始圖像的空間分辨率這樣的問(wèn)題。
[0017] 本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種能夠提高與同音軸交叉的 切斷面對(duì)應(yīng)的超聲波斷層圖像的空間分辨率的超聲波診斷裝置、超聲波診斷裝置的動(dòng)作方 法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] 用于解決問(wèn)題的方案
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的某個(gè)方式的超聲波診斷裝置利用超聲波進(jìn)行掃描，該超聲波診斷裝 置具備:超聲波振子，其包括以二維狀排列的超聲波振動(dòng)元件;掃描部，其驅(qū)動(dòng)所述超聲波 振子來(lái)生成所述超聲波并發(fā)送該超聲波來(lái)在三維空間內(nèi)進(jìn)行掃描，根據(jù)接收到的所述超聲 波來(lái)獲取所述三維空間的超聲波數(shù)據(jù);掃描條件設(shè)定部，其設(shè)定所述掃描部的掃描條件;斷 層圖像生成部，其根據(jù)所述三維空間的所述超聲波數(shù)據(jù)來(lái)生成所述三維空間內(nèi)的規(guī)定的切 斷面的超聲波斷層圖像；切斷面設(shè)定部，其將所述切斷面設(shè)定在期望的位置處；以及控制 部，其進(jìn)行以下控制:根據(jù)由所述切斷面設(shè)定部設(shè)定的所述切斷面來(lái)變更由所述掃描條件 設(shè)定部設(shè)定的所述掃描條件。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的某個(gè)方式的超聲波診斷裝置的動(dòng)作方法，該超聲波診斷裝置利用超 聲波進(jìn)行掃描，在該超聲波診斷裝置的動(dòng)作方法中，掃描部驅(qū)動(dòng)包括以二維狀排列的超聲 波振動(dòng)元件的超聲波振子來(lái)生成所述超聲波并發(fā)送該超聲波來(lái)在三維空間內(nèi)進(jìn)行掃描，根 據(jù)接收到的所述超聲波來(lái)獲取所述三維空間的超聲波數(shù)據(jù)，掃描條件設(shè)定部設(shè)定所述掃描 部的掃描條件，斷層圖像生成部根據(jù)所述三維空間的所述超聲波數(shù)據(jù)來(lái)生成所述三維空間 內(nèi)的規(guī)定的切斷面的超聲波斷層圖像，切斷面設(shè)定部將所述切斷面設(shè)定在期望的位置處， 控制部進(jìn)行以下控制:根據(jù)由所述切斷面設(shè)定部設(shè)定的所述切斷面來(lái)變更由所述掃描條件 設(shè)定部設(shè)定的所述掃描條件。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1中的超聲波診斷裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0022] 圖2是表示上述實(shí)施方式1中超聲波振動(dòng)元件陣列面與切斷面的位置關(guān)系的圖。
[0023] 圖3是表示上述實(shí)施方式1的監(jiān)視器中顯示的切斷面A的超聲波斷層圖像的例子的 圖。
[0024] 圖4是表示上述實(shí)施方式1的監(jiān)視器中顯示的切斷面B的超聲波斷層圖像的例子的 圖。
[0025]圖5是表示上述實(shí)施方式1的監(jiān)視器中顯示的切斷面C1的超聲波斷層圖像的例子 的圖。
[0026]圖6是表示上述實(shí)施方式1的監(jiān)視器中顯示的切斷面C2的超聲波斷層圖像的例子 的圖。
[0027]圖7是表示上述實(shí)施方式1的監(jiān)視器中顯示的切斷面C3的超聲波斷層圖像的例子 的圖。
[0028]圖8A是表示上述實(shí)施方式1中的超聲波診斷裝置的作用的流程圖。
[0029]圖8B是表示上述實(shí)施方式1的圖8A的步驟S14中的切斷面B旋轉(zhuǎn)處理的詳細(xì)內(nèi)容的 流程圖。
[0030] 圖8C是表示上述實(shí)施方式1的圖8A的步驟S16中的切斷面C移動(dòng)處理的詳細(xì)內(nèi)容的 流程圖。
[0031] 圖9是表示上述實(shí)施方式1中超聲波振動(dòng)元件陣列面與切斷面B的位置關(guān)系的圖。
[0032] 圖10是表示上述實(shí)施方式1中超聲波振動(dòng)元件陣列面與切斷面A的位置關(guān)系的圖。 [0033]圖11是表示上述實(shí)施方式1中切斷面A上的標(biāo)準(zhǔn)正交基的旋轉(zhuǎn)的圖。
[0034]圖12是表示上述實(shí)施方式1中切斷面B上的任意點(diǎn)P在超聲波振動(dòng)元件陣列面上的 投影點(diǎn)P'的位置的圖。
[0035]圖13是表示上述實(shí)施方式1中切斷面C上的任意點(diǎn)Q的位置的圖。
[0036]圖14是表示上述實(shí)施方式1中使超聲波振動(dòng)元件陣列的開(kāi)口的大小根據(jù)焦距變化 時(shí)的函數(shù)形式的例子的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面，參照附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0038][實(shí)施方式1]
[0039] 圖1至圖14是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的圖，圖1是表示超聲波診斷裝置的結(jié)構(gòu)的 圖。此外，在圖1中，利用實(shí)線箭頭表示發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)、回波信號(hào)、回波數(shù)據(jù)以及圖像數(shù)據(jù)的 流動(dòng)，利用虛線箭頭表示彩色血流相關(guān)信號(hào)和彩色血流相關(guān)數(shù)據(jù)的流動(dòng)，利用雙點(diǎn)劃線箭 頭表示切斷面設(shè)定、超聲波波束條件、多普勒掃描條件相關(guān)信號(hào)以及多普勒掃描條件相關(guān) 數(shù)據(jù)的流動(dòng)。
[0040] 該超聲波診斷裝置具備作為超聲波探頭的超聲波內(nèi)窺鏡1、超聲波觀測(cè)裝置2、燒 灼針3、監(jiān)視器4、控制面板5以及鼠標(biāo)6。
[0041 ]超聲波內(nèi)窺鏡1在向被檢體內(nèi)插入的細(xì)長(zhǎng)的插入部的前端部11處具備超聲波振子 12。
[0042]該超聲波振子12構(gòu)成為將多個(gè)超聲波振動(dòng)元件以二維狀排列而成的二維超聲波 振動(dòng)元件陣列。在此，作為二維超聲波振動(dòng)元件陣列中的超聲波振動(dòng)元件的具體的排列的 一例，能夠列舉由與插入方向平行的振動(dòng)元件列和與插入方向垂直的振動(dòng)元件列構(gòu)成的二 維平面狀的排列(但是，如后述那樣并不限定于該排列）。
[0043]而且，超聲波振子12的各超聲波振動(dòng)元件上分別連接有信號(hào)線12s，各信號(hào)線12s 與超聲波觀測(cè)裝置2相連接。在這種結(jié)構(gòu)中，在超聲波觀測(cè)裝置2與超聲波振子12之間經(jīng)由 這些信號(hào)線12s發(fā)送和接收用于驅(qū)動(dòng)超聲波振動(dòng)元件的脈沖狀的發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)和來(lái)自超聲 波振動(dòng)元件的回波信號(hào)。因而，構(gòu)成超聲波振子12的各超聲波振動(dòng)元件能夠以各自的定時(shí)、 強(qiáng)度被驅(qū)動(dòng)，通過(guò)該定時(shí)控制和強(qiáng)度控制來(lái)調(diào)節(jié)超聲波波束UB(參照?qǐng)D2)的方向（音軸的方 向：在此，音軸為一個(gè)方向的掃描(scan)中的超聲波波束的中心軸）、焦點(diǎn)深度等。
[0044] 另外，在超聲波內(nèi)窺鏡1的插入部設(shè)置有用于使燒灼針3、穿刺針等處理器具（以下 列舉燒灼針3為例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，但并不限定于燒灼針3)貫穿的鉗子通道13。而且，當(dāng)將燒灼 針3插入鉗子通道13時(shí)，燒灼針3從前端部11的鉗子通道13的前端側(cè)開(kāi)口伸出到超聲波振子 12的超聲波掃描范圍內(nèi)。此時(shí)，以使伸出的燒灼針3的中心軸相對(duì)于超聲波內(nèi)窺鏡1的插入 部的插入軸成規(guī)定的角度的方式構(gòu)成鉗子通道13。并且，關(guān)于鉗子通道13,如后述那樣以在 使切斷面A繞y軸(該y軸被設(shè)定為與插入部的插入軸方向平行)旋轉(zhuǎn)時(shí)(參照?qǐng)D10)能夠在任 一切斷面A中描繪出燒灼針3的中心軸方向（參照?qǐng)D3)的方式設(shè)定鉗子通道13與超聲波振子 12的超聲波振動(dòng)元件陣列面12a(參照?qǐng)D2)的位置關(guān)系。
[0045] 超聲波觀測(cè)裝置2具備多普勒掃描條件計(jì)算電路21、多普勒處理電路22、波束形成 器23、延遲計(jì)算電路24、輸入電路25、存儲(chǔ)器26、圖形電路27、總線28以及CPU 29。
[0046] CPU 29是控制包括超聲波觀測(cè)裝置2在內(nèi)的該超聲波診斷裝置整體的控制部，也 是進(jìn)行必要的運(yùn)算等的運(yùn)算部。該CPU 29將通過(guò)控制面板5、鼠標(biāo)6設(shè)定的與切斷面有關(guān)的 信息、例如切斷面的中心位置矢量和切斷面的法線矢量經(jīng)由總線28發(fā)送到延遲計(jì)算電路 24。
[0047]在此，總線28是用于將命令、數(shù)據(jù)等從超聲波觀測(cè)裝置2內(nèi)的某個(gè)部分傳送到其它 部分的傳送路徑。
[0048]延遲計(jì)算電路24是如下的掃描條件設(shè)定部：用于決定超聲波振動(dòng)元件陣列面12a 的發(fā)送開(kāi)口尺寸(在發(fā)送超聲波時(shí)使用的超聲波振動(dòng)元件的排列范圍（二維排列數(shù)））、接收 開(kāi)口尺寸(在接收超聲波時(shí)使用的超聲波振動(dòng)元件的排列范圍（二維排列數(shù)））、與從發(fā)送開(kāi) 口中心到切斷面(后述的切斷面B或切斷面C等)的距離相應(yīng)的焦點(diǎn)深度、焦距、頻率濾波器、 作為與深度相應(yīng)的信號(hào)衰減的補(bǔ)償?shù)腟TC(Sensitivity Time Control:靈敏度時(shí)間控制） 等。另外，在進(jìn)行針對(duì)切斷面優(yōu)化后的再次掃描時(shí)，存在進(jìn)行切片掃描的情況和進(jìn)行體掃描 的