超声波诊断装置、超声波诊断装置的动作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种利用超声波进行扫描的超声波诊断装置和超声波诊断装置的动 作方法。
【背景技术】
[0002] 关于一边进行使发送和接收方向变化的扫描（scan)-边向生物体内发送超声波 并接收来自生物体组织的反射波来将生物体的状态作为图像进行观察的超声波诊断装置， 为了能够实时地观察生物体内的情形，近年来提出并普及了各种超声波诊断装置。
[0003] 在使用这种超声波诊断装置例如观察肿瘤的情况下，有时使用用于采集细胞、组 织的穿刺针或者用于进行治疗的烧灼针等处理器具，此时，期望确认肿瘤与处理器具的位 置关系、处理器具的周围的生物体的情形。因此，提出了一种根据由立体地进行扫描得到的 超声波断层图像组成的体数据来获得所期望的切断面的图像的技术。
[0004] 例如，在日本特开2008-289858号公报中记载了如下一种超声波诊断装置及其控 制方法:在监视器中显示三维触发扫描的各种扫描条件、任意断面的位置、斜率、表示扫描 范围的模型以及用于设定和变更这些内容的画面，并利用输入装置进行设定和变更。
[0005] 另外，在日本特开2006-231035号公报中记载了如下一种技术:在胎儿观察用的超 声波诊断装置中，基于根据预先收集到的二维图像而得到的信息，来自动设定三维的摄像 条件。
[0006] 而且，在日本特开2009-233197号公报中记载了在乳腺癌检测装置中进行以下控 制的技术，该控制是:根据进行预扫描得到的二维图像来计算乳房的中心位置的偏移，并基 于该计算结果来使探头移动。
[0007] 并且，例如在日本特开2007-175431号公报中记载了如下一种超声波诊断装置：向 生物体内插入装载有矩阵阵列的超声波内窥镜来获取由多个一系列超声波断层图像（以下 称为原始图像)构成的体数据，在基于获取到的体数据新生成的超声波断层图像（以下称为 重构图像)的下面对异常组织进行穿刺来进行活检。在该公报所记载的技术中，当手术操作 者在原始图像上指定点时，装置基于该指定点来设定作为穿刺针插入轴的直线，并以使切 断体数据的面包含该直线的方式设定该切断体数据的面，根据体数据来生成与该切断面对 应的重构图像。由此，在重构图像中描绘出穿刺针整体，因此手术操作者能够确认穿刺针是 否到达肿瘤等关注区域内的适当位置，从而能够提高到达肿瘤的到达率，进而提高活检成 果。
[0008] 另外，在日本专利4443672号公报中，关于连接有体外式超声波探头的超声波诊断 装置，记载了与上述日本特开2007-175431号公报中的超声波诊断装置大致相同的结构。在 该公报中还记载了如下一种技术：除了包含上述直线的上述切断面以外，还设定垂直于上 述直线（即、垂直于穿刺针）的切断面并生成该切断面的重构图像。
[0009] 另外，作为对于生物体组织的治疗方法，存在如下一种能量治疗（R F A : R a d i 〇 Frequency Ablation:射频消融）：使用输出高频电磁波的治疗用处理器具在异常组织内产 生热来对异常组织进行烧灼。另外，还存在一种将异常组织冻结凝固的能量治疗(低温）。
[0010] 在这些治疗中，在大多情况下不仅想要确认治疗用处理器具是否到达关注区域的 适当位置，还想要确认治疗是否扩及处理器具周围的期望范围。另外，有时还想在治疗前确 认在处理器具周围是否存在不想损伤的血管、其它脏器，想要确认与治疗范围之间是否存 在足够的余量。在这些情况下，如果能够确认不仅由获取体数据时的包含音轴的特定的切 断面构建还由与音轴交叉的各种切断面(例如，相对于音轴倾斜或垂直的切断面等)构建而 成的重构图像，则能够提高确认精度。而且，在上述日本特开2007-175431号公报和日本专 利4443672号公报所记载的技术中，能够生成这样的各种切断面的重构图像。
[0011] 关于能够生成并观察各种切断面的重构图像的技术的可用性，不仅在上述治疗的 情况下被认可，在其它用途中也被认可。
[0012] 但是，在利用重构图像生成切断面的情况下，存在超声波断层图像的空间分辨率 低于原始图像的空间分辨率这样的问题。发生该问题的理由例如是以下要说明的理由（1)、 ⑵。
[0013] (1)-般地，如果除去波束间隔和采样间隔，则超声波断层图像的空间分辨率由超 声波脉冲宽度和波束直径这两者决定，但在重构图像的的情况下，通常波束直径对空间分 辨率的降低的贡献度大。这是由于，重构图像的斜率越接近垂直于音轴的斜率，波束直径对 重构图像的空间分辨率的影响越大。
[0014] (2)而且，获取体数据时的发送/接收开口、波束焦点深度、焦距以及焦点个数是与 在获取体数据后设定的切断面的位置、方向无关地决定的，并非为了针对重构图像优化波 束直径。
[0015]因此，在日本特开2011-024827号公报中公开了如下一种超声波诊断装置:采用摆 动型机械探头、旋转型机械探头或二维阵列探头，当在利用某个探头预先拍摄到的三维图 像上指定任意的切断面时，再次获取该切断面的超声波数据来生成切断面的二维图像(参 照该公报的例如第[0016]段等）。在该公报所记载的技术中，能够不伴有图像质量的劣化地 显示所指定的切断面的图像(参照该公报的例如第[0051]段等）。
[0016] 但是，在上述日本特开2011-024827号公报中没有具体地公开使用二维阵列的情 况下的切断面的指定方法、扫描方法。另外，虽然公开了使用了摆动型、旋转型的一维阵列 的机械探头指定方法、扫描方法，但以使切断面经过相当于摆动轴上或者旋转轴上的一点 的"三维图像的顶点"的方式、即包含一维阵列的方式指定该切断面来进行扫描(参照该公 报的例如第[0031]段等）。因此，在切断面是不包含一维阵列的切断面、例如是相对于音轴 倾斜或垂直的切断面的情况下，不能像包含一维阵列的切断面的情况那样"不伴有图像质 量的劣化地显示所指定的切断面的图像"。这样，在上述以往的技术中不能排除上述（1)、 (2)的理由，从而不能解决重构图像的空间分辨率低于原始图像的空间分辨率这样的问题。
[0017] 本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够提高与同音轴交叉的 切断面对应的超声波断层图像的空间分辨率的超声波诊断装置、超声波诊断装置的动作方 法。
【发明内容】
[0018] 用于解决问题的方案
[0019] 根据本发明的某个方式的超声波诊断装置利用超声波进行扫描，该超声波诊断装 置具备:超声波振子，其包括以二维状排列的超声波振动元件;扫描部，其驱动所述超声波 振子来生成所述超声波并发送该超声波来在三维空间内进行扫描，根据接收到的所述超声 波来获取所述三维空间的超声波数据;扫描条件设定部，其设定所述扫描部的扫描条件;断 层图像生成部，其根据所述三维空间的所述超声波数据来生成所述三维空间内的规定的切 断面的超声波断层图像；切断面设定部，其将所述切断面设定在期望的位置处；以及控制 部，其进行以下控制:根据由所述切断面设定部设定的所述切断面来变更由所述扫描条件 设定部设定的所述扫描条件。
[0020] 根据本发明的某个方式的超声波诊断装置的动作方法，该超声波诊断装置利用超 声波进行扫描，在该超声波诊断装置的动作方法中，扫描部驱动包括以二维状排列的超声 波振动元件的超声波振子来生成所述超声波并发送该超声波来在三维空间内进行扫描，根 据接收到的所述超声波来获取所述三维空间的超声波数据，扫描条件设定部设定所述扫描 部的扫描条件，断层图像生成部根据所述三维空间的所述超声波数据来生成所述三维空间 内的规定的切断面的超声波断层图像，切断面设定部将所述切断面设定在期望的位置处， 控制部进行以下控制:根据由所述切断面设定部设定的所述切断面来变更由所述扫描条件 设定部设定的所述扫描条件。
【附图说明】
[0021] 图1是表示本发明的实施方式1中的超声波诊断装置的结构的图。
[0022] 图2是表示上述实施方式1中超声波振动元件阵列面与切断面的位置关系的图。
[0023] 图3是表示上述实施方式1的监视器中显示的切断面A的超声波断层图像的例子的 图。
[0024] 图4是表示上述实施方式1的监视器中显示的切断面B的超声波断层图像的例子的 图。
[0025]图5是表示上述实施方式1的监视器中显示的切断面C1的超声波断层图像的例子 的图。
[0026]图6是表示上述实施方式1的监视器中显示的切断面C2的超声波断层图像的例子 的图。
[0027]图7是表示上述实施方式1的监视器中显示的切断面C3的超声波断层图像的例子 的图。
[0028]图8A是表示上述实施方式1中的超声波诊断装置的作用的流程图。
[0029]图8B是表示上述实施方式1的图8A的步骤S14中的切断面B旋转处理的详细内容的 流程图。
[0030] 图8C是表示上述实施方式1的图8A的步骤S16中的切断面C移动处理的详细内容的 流程图。
[0031] 图9是表示上述实施方式1中超声波振动元件阵列面与切断面B的位置关系的图。
[0032] 图10是表示上述实施方式1中超声波振动元件阵列面与切断面A的位置关系的图。 [0033]图11是表示上述实施方式1中切断面A上的标准正交基的旋转的图。
[0034]图12是表示上述实施方式1中切断面B上的任意点P在超声波振动元件阵列面上的 投影点P'的位置的图。
[0035]图13是表示上述实施方式1中切断面C上的任意点Q的位置的图。
[0036]图14是表示上述实施方式1中使超声波振动元件阵列的开口的大小根据焦距变化 时的函数形式的例子的框图。
【具体实施方式】
[0037]下面，参照附图来说明本发明的实施方式。
[0038][实施方式1]
[0039] 图1至图14是示出本发明的实施方式1的图，图1是表示超声波诊断装置的结构的 图。此外，在图1中，利用实线箭头表示发送驱动信号、回波信号、回波数据以及图像数据的 流动，利用虚线箭头表示彩色血流相关信号和彩色血流相关数据的流动，利用双点划线箭 头表示切断面设定、超声波波束条件、多普勒扫描条件相关信号以及多普勒扫描条件相关 数据的流动。
[0040] 该超声波诊断装置具备作为超声波探头的超声波内窥镜1、超声波观测装置2、烧 灼针3、监视器4、控制面板5以及鼠标6。
[0041 ]超声波内窥镜1在向被检体内插入的细长的插入部的前端部11处具备超声波振子 12。
[0042]该超声波振子12构成为将多个超声波振动元件以二维状排列而成的二维超声波 振动元件阵列。在此，作为二维超声波振动元件阵列中的超声波振动元件的具体的排列的 一例，能够列举由与插入方向平行的振动元件列和与插入方向垂直的振动元件列构成的二 维平面状的排列(但是，如后述那样并不限定于该排列）。
[0043]而且，超声波振子12的各超声波振动元件上分别连接有信号线12s，各信号线12s 与超声波观测装置2相连接。在这种结构中，在超声波观测装置2与超声波振子12之间经由 这些信号线12s发送和接收用于驱动超声波振动元件的脉冲状的发送驱动信号和来自超声 波振动元件的回波信号。因而，构成超声波振子12的各超声波振动元件能够以各自的定时、 强度被驱动，通过该定时控制和强度控制来调节超声波波束UB(参照图2)的方向（音轴的方 向：在此，音轴为一个方向的扫描(scan)中的超声波波束的中心轴）、焦点深度等。
[0044] 另外，在超声波内窥镜1的插入部设置有用于使烧灼针3、穿刺针等处理器具（以下 列举烧灼针3为例来进行说明，但并不限定于烧灼针3)贯穿的钳子通道13。而且，当将烧灼 针3插入钳子通道13时，烧灼针3从前端部11的钳子通道13的前端侧开口伸出到超声波振子 12的超声波扫描范围内。此时，以使伸出的烧灼针3的中心轴相对于超声波内窥镜1的插入 部的插入轴成规定的角度的方式构成钳子通道13。并且，关于钳子通道13,如后述那样以在 使切断面A绕y轴(该y轴被设定为与插入部的插入轴方向平行)旋转时(参照图10)能够在任 一切断面A中描绘出烧灼针3的中心轴方向（参照图3)的方式设定钳子通道13与超声波振子 12的超声波振动元件阵列面12a(参照图2)的位置关系。
[0045] 超声波观测装置2具备多普勒扫描条件计算电路21、多普勒处理电路22、波束形成 器23、延迟计算电路24、输入电路25、存储器26、图形电路27、总线28以及CPU 29。
[0046] CPU 29是控制包括超声波观测装置2在内的该超声波诊断装置整体的控制部，也 是进行必要的运算等的运算部。该CPU 29将通过控制面板5、鼠标6设定的与切断面有关的 信息、例如切断面的中心位置矢量和切断面的法线矢量经由总线28发送到延迟计算电路 24。
[0047]在此，总线28是用于将命令、数据等从超声波观测装置2内的某个部分传送到其它 部分的传送路径。
[0048]延迟计算电路24是如下的扫描条件设定部：用于决定超声波振动元件阵列面12a 的发送开口尺寸(在发送超声波时使用的超声波振动元件的排列范围（二维排列数））、接收 开口尺寸(在接收超声波时使用的超声波振动元件的排列范围（二维排列数））、与从发送开 口中心到切断面(后述的切断面B或切断面C等)的距离相应的焦点深度、焦距、频率滤波器、 作为与深度相应的信号衰减的补偿的STC(Sensitivity Time Control:灵敏度时间控制） 等。另外，在进行针对切断面优化后的再次扫描时，存在进行切片扫描的情况和进行体扫描 的