專利名稱:超聲波體動(dòng)檢測利用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及使用超聲波來檢測檢查對(duì)象的三維體動(dòng)的體動(dòng)檢測裝置、使用該裝置 的圖像提示裝置、以及超聲波治療裝置。
背景技術(shù):
所謂HIFU(High-Intensity Focused Ultrasound)或體外沖擊波結(jié)石粉碎術(shù)的、 使用了超聲波或重粒子線的來自體外的治療法,由于其侵襲性低,術(shù)后的Q0L(生活質(zhì)量 Quality of Life)高,所以患者的身體負(fù)擔(dān)低,還可以縮短治療時(shí)間,因而作為有用的治療 法而備受注意。但是,在進(jìn)行低侵襲性治療時(shí),必須視覺捕捉檢查對(duì)象的動(dòng)作或經(jīng)時(shí)變化。 特別是通過正確評(píng)價(jià)基于被檢者的動(dòng)作信息、和基于呼吸運(yùn)動(dòng)或蠕動(dòng)運(yùn)動(dòng)的體動(dòng),掌握檢 查對(duì)象的三維動(dòng)作,可以期待更正確的低侵襲性治療。下面,對(duì)以往技術(shù)的體動(dòng)檢測法和使用該方法的治療裝置進(jìn)行說明。在專利文獻(xiàn)1 (特開2000-237205號(hào)公報(bào))中,報(bào)告了使用被安裝在能使攝像斷面 任意旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件上的超聲波探頭,檢測出體動(dòng)來進(jìn)行超聲波治療的方法。該方法可以大致 區(qū)分成輪廓提取模式和治療模式。在輪廓提取模式中,使用超聲波靜止圖像描繪治療對(duì)象 的輪廓提取線,設(shè)定2點(diǎn)以上的特異點(diǎn)。通過追蹤該特異點(diǎn)的動(dòng)作,由該特異點(diǎn)的位置關(guān)系 再構(gòu)成輪廓線,可以推測治療對(duì)象的動(dòng)作。在治療對(duì)象不同的多個(gè)斷面上進(jìn)行該特異點(diǎn)的 追蹤和輪廓線的再構(gòu)成,確認(rèn)治療用超聲波的瞄準(zhǔn)存在于治療對(duì)象的輪廓內(nèi)。接著,移行至 治療模式,進(jìn)行由治療區(qū)域的燒灼體積求出的能量的超聲波照射。就治療區(qū)域的動(dòng)作(移 動(dòng)量)而言,通過振動(dòng)計(jì)或超聲波監(jiān)視器來評(píng)價(jià)患者的呼吸或體動(dòng),在移動(dòng)量超過預(yù)先設(shè) 定的閾值處,自動(dòng)停止照射,再次重復(fù)進(jìn)行瞄準(zhǔn)設(shè)定的步驟。另外,在專利文獻(xiàn)2 (特開2002-369888號(hào)公報(bào))中,在術(shù)前取得檢查對(duì)象的高分 辨率三維圖像,使檢查對(duì)象近似為橢圓球。術(shù)中實(shí)時(shí)地對(duì)檢查對(duì)象的二維斷層像(成為橢 圓形狀)進(jìn)行攝像,求出檢查對(duì)象的面內(nèi)重心移動(dòng)量和面積變化。由該重心移動(dòng)量評(píng)價(jià)在 檢查對(duì)象的攝像面內(nèi)的二維動(dòng)作。另外,判斷從面積變化中獲得的二維斷層像的、在近似橢 圓球的上述三維圖像中取得最佳匹配的位置,評(píng)價(jià)二維斷層像的垂直方向的體動(dòng)。通過該 方法實(shí)時(shí)地檢測出三維體動(dòng),通過治療用射束照射區(qū)域中的檢查對(duì)象的有無來控制照射。作為進(jìn)行在診斷和治療中不可或缺的圖像顯示的圖像診斷裝置,可以舉出X線CT 裝置(X-ray Computed Tomography)、MRI (MagneticResonance Imaging)裝置、PET (陽電 子發(fā)射型斷層)裝置、超聲波攝像裝置。這些攝像裝置根據(jù)攝像部位或攝像環(huán)境具有相互 不同的優(yōu)劣。超聲波圖像與其他圖像獲得機(jī)構(gòu)相比在實(shí)時(shí)性方面更出色,相反,作為治療支 援圖像,在分辨率方面存在問題。另一方面,在X線CT裝置、MRI裝置、PET裝置中,各自的應(yīng)用部位在不同的功能信息的提示或分辨率方面出色,但與超聲波圖像相比,在實(shí)時(shí)性方 面存在問題。通過體動(dòng)檢測技術(shù),得到由體動(dòng)而產(chǎn)生變化的超聲波探頭的攝像斷面的位置信 息。使用該技術(shù),顯示與超聲波探頭的攝像斷面對(duì)應(yīng)的通過其他圖像獲得機(jī)構(gòu)獲得的圖像, 由此,可以實(shí)時(shí)性地提示治療中最佳的支援圖像,該支援圖像組合了超聲波斷層像和MRI 或X線圖像等通過其他攝像機(jī)構(gòu)獲得的圖像。以下,對(duì)使用了體動(dòng)檢測方法的圖像提示裝置的以往技術(shù)進(jìn)行說明。專利文獻(xiàn)3 (特開2003-144412號(hào)公報(bào))中,在診斷前取得高分辨率MRI三維圖 像。接著,使用超聲波診斷裝置,對(duì)檢查對(duì)象的二維斷層像進(jìn)行拍攝。從該已獲得的二維斷 層像提取出檢查對(duì)象的輪廓或血管等成為特征的部位。對(duì)照已提取的特征部位和MRI三維 圖像,確定匹配最好的位置,提取出二維斷面。使已提取的二維斷面變形根據(jù)上述的特征部 位,顯示于圖像顯示部。這樣,通過將實(shí)時(shí)性攝像的超聲波圖像置換成高分辨率的MRI圖 像,可以實(shí)時(shí)性顯示高分辨率圖像。另外,在專利文獻(xiàn)4(特開平9-24034號(hào)公報(bào))中,記載有在MRI裝置的屏蔽室內(nèi) 進(jìn)行診斷和治療的系統(tǒng)。用于測量可以通過MRI觀測的標(biāo)記和攝像面角度的傾斜儀被安裝 在超聲波探頭上,其確定超聲波探頭的攝像斷面的位置。獲得已確定的斷面的MRI圖像,將 其顯示于圖像顯示部。專利文獻(xiàn)1 特開2000-237205號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 特開2002-369888號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 特開2003-144412號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 特開平9-24034號(hào)公報(bào)在專利文獻(xiàn)1所述的技術(shù)中,由于治療用超聲波照射中的體動(dòng),是通過使用了振 動(dòng)計(jì)或超聲波監(jiān)視器的間接方法檢測出來的,所以問題在于難以進(jìn)行治療區(qū)域的正確體動(dòng) 評(píng)價(jià)。而且,當(dāng)治療對(duì)象的體動(dòng)較大時(shí),存在瞄準(zhǔn)設(shè)定困難的課題。并且,認(rèn)為瞄準(zhǔn)的錯(cuò)位 容易超過閾值,其問題在于,頻繁的再設(shè)定非常繁瑣。另外,因?yàn)槭菑奶禺慄c(diǎn)的位置推測治 療區(qū)域,所以,特別是對(duì)于伴隨變形的治療對(duì)象,存在難以進(jìn)行正確的體動(dòng)評(píng)價(jià)和治療的課 題。另外,因?yàn)檫M(jìn)行三維攝像,所以,存在攝像速度無法趕上實(shí)際的體動(dòng)速度的課題。在專利文獻(xiàn)2所述的技術(shù)中,由于根據(jù)術(shù)前得到的檢查對(duì)象的三維圖像、由實(shí)時(shí) 得到的二維圖像所評(píng)價(jià)的檢查對(duì)象的面積變化,來評(píng)價(jià)體動(dòng),因此,存在難以正確評(píng)價(jià)檢查 對(duì)象變形的課題。另外,即使考慮使檢查對(duì)象近似于橢圓形狀,對(duì)于變形小的體動(dòng),認(rèn)為有 多個(gè)通過三維橢圓球取得匹配的斷面,也存在難以檢測出正確的體動(dòng),而向正常部位的誤 照射區(qū)域不少的課題。另外,通過照射區(qū)域內(nèi)的檢查對(duì)象的有無來控制照射,因?yàn)橹貜?fù)進(jìn)行 照射,所以,存在治療需要大量治療時(shí)間的課題。在專利文獻(xiàn)3所述的技術(shù)中,在對(duì)照從超聲波二維圖像得到的特征部位、和MRI三 維圖像的階段,為了確定匹配的位置,需要以三維方式掃描二維圖像,具有損壞實(shí)時(shí)性的缺 點(diǎn)。另外,實(shí)際的生物體的體動(dòng)并不限于平行移動(dòng),還伴隨有變形,但是在專利文獻(xiàn)3的技 術(shù)中,無法與變形相對(duì)應(yīng)。在專利文獻(xiàn)4所述的技術(shù)中,MRI圖像的攝像與基于超聲波的攝像相比,其實(shí)時(shí)性 更差,存在難以在圖像上顯示檢查對(duì)象的實(shí)時(shí)性動(dòng)作。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于,提供一種超聲波體動(dòng)檢測裝置,其可以檢測出檢查對(duì)象的三 維體動(dòng),并將檢查對(duì)象的變形或體動(dòng)的樣式作為三維圖像實(shí)時(shí)地進(jìn)行顯示,還提供使用該 超聲波體動(dòng)檢測裝置的圖像提示裝置和超聲波治療裝置。本發(fā)明是一種超聲波體動(dòng)檢測利用裝置,具備超聲波體動(dòng)檢測裝置及其利用裝 置,所述超聲波體動(dòng)檢測裝置,包括第一和第二超聲波探頭,由壓電元件排列成陣列狀而 成,用于對(duì)檢查對(duì)象發(fā)送超聲波并獲取來自所述檢查對(duì)象的反射信號(hào);體動(dòng)檢測部,從通過 所述第一和第二超聲波探頭取得的反射信號(hào)提取出在所述檢查對(duì)象的體動(dòng)評(píng)價(jià)中所使用 的評(píng)價(jià)區(qū)域,并檢測出所述評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)的三維體動(dòng);和圖像顯示部,顯示所述評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)的 三維體動(dòng),基于所述第一和第二超聲波探頭的超聲波掃描面交叉,所述體動(dòng)檢測部,對(duì)由2 個(gè)所述掃描面構(gòu)成的各雙平面圖像進(jìn)行所述體動(dòng)評(píng)價(jià),在連續(xù)的幀之間,使用從所述第一 和第二超聲波探頭得到的多個(gè)二維斷層圖像來檢測出所述檢查對(duì)象的動(dòng)作向2個(gè)平面的 投影成分,由此檢測出所述檢查對(duì)象的三維體動(dòng)的速度成分,計(jì)算出相鄰的所述幀間的所 述投影成分的移動(dòng)量,由此檢測出所述檢查對(duì)象的三維體動(dòng),所述利用裝置利用所檢測出 的所述檢查對(duì)象的三維體動(dòng)。在上述超聲波體動(dòng)檢測利用裝置中,所述利用裝置是治療用探頭,根據(jù)所檢測出 的所述檢查對(duì)象的三維體動(dòng),追蹤從所述治療用探頭照射的治療用超聲波的瞄準(zhǔn)。在上述超聲波體動(dòng)檢測利用裝置中,將所述檢查對(duì)象的三維動(dòng)作、和與其相對(duì)應(yīng) 的所述治療用超聲波的瞄準(zhǔn)的自動(dòng)追蹤情況作為三維實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)圖像,顯示于所述圖像顯示 部,同時(shí)顯示所述檢查對(duì)象的雙平面圖像。在上述超聲波體動(dòng)檢測利用裝置中,所述利用裝置是圖像提示裝置,所述圖像提 示裝置,包括攝像斷面確定部,其根據(jù)由所述體動(dòng)檢測部檢測出的體動(dòng)結(jié)果,推測通過所 述第一和第二超聲波探頭獲得的攝像斷面距離初始位置的相對(duì)移動(dòng)量,來確定三維空間中 通過所述第一和第二超聲波探頭而獲得的攝像面的位置;三維圖像存儲(chǔ)部,其保存所述檢 查對(duì)象的三維圖像;初始斷面位置設(shè)定部,其將與所述初始位置對(duì)應(yīng)的、從所述三維圖像提 取出來的二維圖像作為初始位置進(jìn)行設(shè)定;和圖像提取部,其伴隨著由所述攝像斷面確定 部確定的基于所述第一和第二超聲波探頭而得到的攝像斷面的變化,使已由所述初始斷面 位置設(shè)定部設(shè)定的提取斷面發(fā)生變化,來從所述三維圖像存儲(chǔ)部提取出對(duì)應(yīng)的二維高分辨 率圖像,隨時(shí)將已提取出的圖像顯示于所述圖像顯示部。在上述超聲波體動(dòng)檢測利用裝置中,所述三維圖像是MRI圖像、X線CT圖像、PET 圖像中的任一種。在上述超聲波體動(dòng)檢測利用裝置中,使用所述檢查對(duì)象胸骨的劍突、體內(nèi)組織的 高灰度部位、或者在所述檢查對(duì)象的體內(nèi)或體外存在的造影物質(zhì)、或者使用所述檢查對(duì)象 的輪廓信息在圖像間的差分絕對(duì)值的積分值成為最小的位置信息,來進(jìn)行基于所述第一和 第二超聲波探頭而得到的攝像斷面的初始位置、和與其相對(duì)應(yīng)的所述三維圖像中的初始位 置的設(shè)定。在上述超聲波體動(dòng)檢測利用裝置中,所述三維圖像包括安裝在檢查對(duì)象的內(nèi)部或 外部的人工造影物質(zhì)的圖像,以所述造影物質(zhì)的位置為基準(zhǔn),來進(jìn)行基于所述第一和第二 超聲波探頭而得到的攝像斷面的初始位置、和與其相對(duì)應(yīng)的所述三維圖像中的初始位置的
6設(shè)定。在上述超聲波體動(dòng)檢測利用裝置中,基于所述第一和第二超聲波探頭而得到的攝 像斷面的初始位置、和與其相對(duì)應(yīng)的所述三維圖像中的初始位置的設(shè)定,在差分值的絕對(duì) 值的積分值最小的位置進(jìn)行,其中,所述差分值是通過在由所述第一和第二超聲波探頭獲 得的超聲波圖像與從所述三維圖像提取的提取圖像之間進(jìn)行差分而獲得的。在上述超聲波體動(dòng)檢測利用裝置中,設(shè)定多個(gè)所述評(píng)價(jià)區(qū)域來評(píng)價(jià)所述檢查對(duì)象 的體動(dòng),由此檢測出所述檢查對(duì)象內(nèi)部的檢查區(qū)域的移動(dòng)和/或變形。在上述超聲波體動(dòng)檢測利用裝置中,具備提取圖像再構(gòu)成部,其設(shè)定多個(gè)所述評(píng) 價(jià)區(qū)域,通過插補(bǔ)多個(gè)所述提取斷面來進(jìn)行連續(xù)結(jié)合,從而再構(gòu)成二維的提取圖像。本發(fā)明的超聲波體動(dòng)檢測裝置,包括對(duì)檢查對(duì)象收發(fā)超聲波而得到檢查對(duì)象的 二維斷層像(B模式圖像)的兩個(gè)探頭、將兩個(gè)探頭的超聲波掃描面正交配置并使檢查對(duì)象 位于兩個(gè)斷面的交線上的正交2斷面(下面稱為雙平面圖像)的圖像獲得部、從雙平面圖 像檢測出體動(dòng)的三維速度成分(下面稱為速度成分)的信號(hào)處理部,和使用速度成分將檢 查對(duì)象的體動(dòng)作為三維圖像實(shí)時(shí)顯示出來的圖像顯示部。在本發(fā)明的超聲波治療裝置中,具備使用上述的超聲波體動(dòng)檢測裝置,伴隨上述 的速度成分使治療用超聲波的聚焦點(diǎn)追蹤檢查對(duì)象的瞄準(zhǔn)控制部;和對(duì)實(shí)時(shí)觀察檢查對(duì)象 經(jīng)時(shí)變化的實(shí)時(shí)追蹤圖像進(jìn)行顯示的圖像顯示部。在本發(fā)明的圖像提示裝置中,具備確定部,其使用上述超聲波體動(dòng)檢測裝置來確 定隨體動(dòng)而發(fā)生變化的超聲波探頭的攝像面;圖像提取部,其從通過其他圖像診斷裝置而 得到的三維圖像中提取與所確定的面對(duì)應(yīng)的圖像;和圖像顯示部,對(duì)所提取的圖像進(jìn)行顯
7J\ ο下面,對(duì)本發(fā)明的超聲波體動(dòng)檢測裝置1的特征進(jìn)行說明。超聲波體動(dòng)檢測裝置的特征在于,包括第一和第二超聲波探頭,由壓電元件排列 成陣列狀而成,用于對(duì)檢查對(duì)象發(fā)送超聲波并獲取來自所述檢查對(duì)象的反射信號(hào);體動(dòng)檢 測部,從通過所述第一和第二超聲波探頭取得的反射信號(hào)提取出在所述檢查對(duì)象的體動(dòng)評(píng) 價(jià)中所使用的評(píng)價(jià)區(qū)域,并檢測出所述評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)的三維體動(dòng);和圖像顯示部,顯示所述評(píng) 價(jià)區(qū)域內(nèi)的三維體動(dòng),由所述第一和第二超聲波探頭進(jìn)行的超聲波掃描面交叉,所述體動(dòng) 檢測部,對(duì)由2個(gè)所述掃描面構(gòu)成的各雙平面圖像進(jìn)行所述體動(dòng)評(píng)價(jià),在連續(xù)的幀之間,使 用從所述第一和第二超聲波探頭得到的多個(gè)二維斷層圖像來檢測出所述檢查對(duì)象的動(dòng)作 向2個(gè)平面的投影成分,由此檢測出所述檢查對(duì)象的三維體動(dòng)的速度成分,計(jì)算出相鄰的 所述幀間的所述投影成分的移動(dòng)量,由此檢測出所述檢查對(duì)象的三維體動(dòng)。并且,在超聲波 體動(dòng)檢測裝置1中,具有如下所示的(2) (8)的特征。(2)其特征在于在所述第一和第二超聲波探頭之間交替進(jìn)行超聲波掃描,獲得 由不平行的2個(gè)掃描面構(gòu)成的雙平面圖像。(3)其特征在于在第一和第二超聲波探頭之間交替進(jìn)行超聲波束的收發(fā),獲得 雙平面圖像。(4)其特征在于用于所述體動(dòng)評(píng)價(jià)的信號(hào)成分包括所述檢查對(duì)象的輪廓成分、 和通過來自在所述檢查對(duì)象的體內(nèi)散在的點(diǎn)反射體的反射信號(hào)相互干涉而產(chǎn)生的斑點(diǎn)成 分。
(5)其特征在于設(shè)定多個(gè)所述評(píng)價(jià)區(qū)域來評(píng)價(jià)所述檢查對(duì)象的局部體動(dòng),由此, 檢測出所述檢查對(duì)象內(nèi)部的檢查區(qū)域的移動(dòng)和/或變形。(6)其特征在于在所述評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi),進(jìn)行通過所述第一和第二超聲波探頭獲得 的所述反射信號(hào)的多個(gè)一維信號(hào)之間的相關(guān)運(yùn)算。(7)其特征在于對(duì)由2個(gè)掃描面構(gòu)成的各雙平面圖像進(jìn)行所述體動(dòng)評(píng)價(jià),檢測出 所述檢查對(duì)象的三維體動(dòng)的速度成分。(8)其特征在于使所述超聲波掃描面根據(jù)所述檢查對(duì)象的動(dòng)作進(jìn)行變化,實(shí)時(shí) 地將所述檢查對(duì)象的追蹤圖像顯示于所述圖像顯示部。本發(fā)明的超聲波治療裝置,其特征在于,在上述的超聲波體動(dòng)檢測裝置1中附加 了治療用探頭,根據(jù)所述檢查對(duì)象的動(dòng)作,追蹤從所述超聲波治療裝置的所述治療用探頭 照射的治療用超聲波的瞄準(zhǔn)。在該超聲波治療裝置中,其特征在于,將所述檢查對(duì)象的三維 動(dòng)作、和與其對(duì)應(yīng)的所述治療用超聲波的瞄準(zhǔn)的自動(dòng)追蹤樣式作為三維實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)圖像,顯 示于所述圖像顯示部,同時(shí)顯示所述檢查對(duì)象的雙平面圖像。本發(fā)明的圖像提示裝置,其特征在于,包括第一和第二超聲波探頭,由壓電元件 排列成陣列狀,并且超聲波掃描面交叉,用于對(duì)檢查對(duì)象發(fā)送超聲波并獲取來自所述檢查 對(duì)象的反射信號(hào);體動(dòng)檢測部,從通過所述第一和第二超聲波探頭取得的反射信號(hào)提取出 在所述檢查對(duì)象的體動(dòng)評(píng)價(jià)中所使用的評(píng)價(jià)區(qū)域,對(duì)由2個(gè)所述掃描面構(gòu)成的各雙平面圖 像進(jìn)行所述體動(dòng)評(píng)價(jià),在連續(xù)的幀之間,使用從所述第一和第二超聲波探頭得到的多個(gè)二 維斷層圖像來檢測出所述檢查對(duì)象的動(dòng)作向2平面的投影成分,由此檢測出所述檢查對(duì)象 的三維體動(dòng)的速度成分,計(jì)算出相鄰的所述幀間的所述投影成分的移動(dòng)量,由此檢測出所 述檢查對(duì)象的所述評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)的三維體動(dòng);圖像顯示部,顯示所述評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)的三維體動(dòng); 攝像斷面確定部,其根據(jù)由所述體動(dòng)檢測部檢測出來的體動(dòng)結(jié)果,推測從基于所述第一和 第二超聲波探頭而形成的攝像斷面的初始位置的相對(duì)移動(dòng)量,確定三維空間中的基于所述 第一和第二超聲波探頭而形成的攝像面的位置;三維圖像存儲(chǔ)部,其保存所述檢查對(duì)象的 三維圖像;初期斷面位置設(shè)定部,其將與所述初始位置對(duì)應(yīng)的、從所述三維圖像提取出來的 二維圖像作為初始位置進(jìn)行設(shè)定;和圖像提取部,其伴隨由所述攝像斷面確定部確定的基 于所述第一和第二超聲波探頭而形成的攝像斷面的變化,使已由所述初期斷面位置設(shè)定部 設(shè)定的提取斷面發(fā)生變化,從所述三維圖像存儲(chǔ)部提取出對(duì)應(yīng)的二維高分辨率圖像;隨時(shí) 將提取出來的圖像顯示于所述圖像顯示部。進(jìn)而,在圖像提示裝置11中,具有如下所示的 (12) (17)的特征。(12)其特征在于所述三維圖像是MRI圖像、X線CT圖像、PET圖像中的任一種。(13)其特征在于基于所述第一和第二超聲波探頭而形成的攝像斷面的初始位 置、和與其相對(duì)應(yīng)的所述三維圖像中的初始位置的設(shè)定,是使用所述檢查對(duì)象胸骨的劍突、 體內(nèi)組織的高灰度部位、或者在所述檢查對(duì)象的體內(nèi)或體外存在的造影物質(zhì)、或者使用所 述檢查對(duì)象的輪廓信息在圖像間的差分絕對(duì)值的積分值成為最小的位置信息而進(jìn)行的。(14)其特征在于所述三維圖像包括裝配在檢查對(duì)象的內(nèi)部和外部的人工造影 物質(zhì)的圖像,基于所述第一和第二超聲波探頭而形成的攝像斷面的初始位置、和與其對(duì)應(yīng) 的所述三維圖像中的初始位置的設(shè)定,是以所述造影物質(zhì)的位置為基準(zhǔn)而進(jìn)行的。(15)其特征在于基于所述第一和第二超聲波探頭而得到的攝像斷面的初始位置、和與其相對(duì)應(yīng)的所述三維圖像中的初始位置的設(shè)定,在一差分值的絕對(duì)值最小的位置 進(jìn)行,其中,所述差分值是通過在由所述第一和第二超聲波探頭獲得的超聲波圖像與從所 述三維圖像提取的提取圖像之間進(jìn)行差分而獲得的。(16)其特征在于通過設(shè)定多個(gè)所述評(píng)價(jià)區(qū)域來評(píng)價(jià)所述檢查對(duì)象的局部體動(dòng), 由此檢測出所述檢查對(duì)象內(nèi)部的檢查區(qū)域的移動(dòng)和/或變形。(17)其特征在于具備提取圖像再構(gòu)成部,其設(shè)定多個(gè)所述評(píng)價(jià)區(qū)域,通過插補(bǔ) 多個(gè)所述提取斷面來進(jìn)行連續(xù)結(jié)合,從而再構(gòu)成二維的提取圖像。根據(jù)本發(fā)明的超聲波體動(dòng)檢測裝置,能夠以簡易的構(gòu)成實(shí)時(shí)地評(píng)價(jià)檢查區(qū)域的三 維體動(dòng)。而且,使用體動(dòng)評(píng)價(jià)結(jié)果,可以使治療用超聲波的瞄準(zhǔn)追蹤治療區(qū)域的動(dòng)作,通過 該追蹤圖像的顯示,可以在視覺上觀察檢查對(duì)象的經(jīng)時(shí)變化,從而,能夠進(jìn)行正確的低侵襲 治療。另外,由體動(dòng)評(píng)價(jià)結(jié)果,可以推測由體動(dòng)而變化的超聲波探頭的攝像斷面位置,通過 對(duì)來自與該斷面對(duì)應(yīng)的其他圖像診斷裝置的有效圖像進(jìn)行顯示,可以對(duì)患者實(shí)施最佳診斷 和治療。
圖1是表示實(shí)施例1的超聲波體動(dòng)檢測裝置構(gòu)成的框圖。圖2是表示在實(shí)施例1的超聲波體動(dòng)檢測裝置中,得到雙平面的探頭的構(gòu)成的圖。圖3是表示在實(shí)施例1的超聲波體動(dòng)檢測裝置中,在三維空間動(dòng)作的檢查對(duì)象的 圖。圖4是表示在實(shí)施例1的超聲波體動(dòng)檢測裝置中,在三維空間動(dòng)作的檢查對(duì)象、和 表示檢查對(duì)象動(dòng)作的體動(dòng)向量投影成分的圖。圖5是表示在實(shí)施例1的超聲波體動(dòng)檢測裝置中,由角度引起的檢查對(duì)象移動(dòng)量 的差異的圖表。圖6是對(duì)使用了實(shí)施例1的超聲波體動(dòng)檢測裝置的超聲波治療裝置的動(dòng)作進(jìn)行說 明的流程圖。圖7是表示使用了實(shí)施例1的超聲波體動(dòng)檢測裝置的超聲波治療裝置的構(gòu)成的框 圖。圖8是表示在實(shí)施例2的超聲波治療裝置中,治療區(qū)域追蹤圖像與三維動(dòng)態(tài)圖像 的一個(gè)時(shí)刻的顯示例的圖。圖9是對(duì)實(shí)施例3的圖像提示裝置的動(dòng)作進(jìn)行說明的流程圖。圖10是實(shí)施例3的圖像提示裝置的框圖。圖11是表示在實(shí)施例1的超聲波體動(dòng)檢測裝置中,通過攝像面的檢查對(duì)象的動(dòng)作 的圖。圖12是在實(shí)施例1的超聲波體動(dòng)檢測裝置中,對(duì)應(yīng)于圖11所示的檢查對(duì)象的動(dòng) 作而得到的超聲波圖像。圖13是表示在實(shí)施例1的超聲波體動(dòng)檢測裝置中,在相鄰幀之間得到的檢查對(duì)象 的一維信號(hào)波形變化的圖。圖14是表示在實(shí)施例1的超聲波體動(dòng)檢測裝置中,說明對(duì)檢查對(duì)象的體動(dòng)評(píng)價(jià)進(jìn) 行的統(tǒng)計(jì)處理的流程圖。
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圖中10—檢查對(duì)象,11一發(fā)送射束形成裝置,12—D/A轉(zhuǎn)換器,13—超聲波探頭, 14一時(shí)間增益控制,15-A/D轉(zhuǎn)換器,16—接收射束形成裝置,17—包絡(luò)線檢波裝置,18-掃描轉(zhuǎn)換器,19一顯示部,20—體動(dòng)檢測部,21—攝像位置控制部,22 —瞄準(zhǔn)控制部,23— 治療用探頭,30、31—對(duì)雙平面像進(jìn)行攝像的探頭,40—成為基準(zhǔn)的檢查對(duì)象的位置,41一 動(dòng)作后的檢查對(duì)象的位置,50a、50b—治療區(qū)域的斷層像,51—治療區(qū)域追蹤圖像顯示部, 52a—包括治療區(qū)域的斷層像50a的雙平面像,52b—包括治療區(qū)域的斷層像50b的雙平 面像,53—包括治療區(qū)域的檢查對(duì)象的三維圖像,54—顯示治療用超聲波的瞄準(zhǔn)位置的圖 像,55—檢查對(duì)象實(shí)時(shí)三維動(dòng)態(tài)圖像顯示部,56—治療用超聲波的瞄準(zhǔn)位置,71—初始位置 設(shè)定部,72—三維圖像存儲(chǔ)部,73—提取斷面初始位置設(shè)定部,74—提取斷面相對(duì)移動(dòng)部, 75—提取斷面再構(gòu)成部,76—探頭攝像面,77a、77b、77c、77d—檢查對(duì)象的位置,78a—在檢 查對(duì)象的位置77a處的超聲波攝像面76的二維圖像,78b—在檢查對(duì)象的位置77b處的超 聲波攝像面76的二維圖像,78c—在檢查對(duì)象的位置77c處的超聲波攝像面76的二維圖 像,78d—在檢查對(duì)象的位置77d處的超聲波攝像面76的二維圖像,79a—在檢查對(duì)象的位 置77a得到的二維斷層圖像,79b—在檢查對(duì)象的位置77b得到的二維斷層圖像,79c—在檢 查對(duì)象的位置77c得到的二維斷層圖像,79d—在檢查對(duì)象的位置77d得到的二維斷層圖 像,80—重疊78a和78b的圖像,8Ia — 79a的一維信號(hào)波形,8Ib — 79b的一維信號(hào)波形。
具體實(shí)施例方式在本發(fā)明的超聲波體動(dòng)檢測裝置中,以構(gòu)成簡單的裝置,對(duì)通過2個(gè)超聲波探頭 而形成的檢查對(duì)象的雙平面像進(jìn)行計(jì)測,可以實(shí)時(shí)地評(píng)價(jià)檢查區(qū)域的三維體動(dòng)。在本發(fā)明 的超聲波體動(dòng)檢測裝置中,能以簡單的構(gòu)成檢測出檢查對(duì)象體動(dòng)的三維速度成分,可以將 檢查對(duì)象的體動(dòng)作為三維圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。而且,可以顯示檢查對(duì)象的實(shí)時(shí)追蹤圖像以 便同時(shí)判斷檢查對(duì)象的經(jīng)時(shí)變化。另外,使用上述的超聲波體動(dòng)檢測裝置,根據(jù)檢查對(duì)象的動(dòng)作,自動(dòng)追蹤超聲波治 療裝置的治療用超聲波的瞄準(zhǔn)(治療區(qū)域),由此構(gòu)成進(jìn)行正確且簡單的低侵襲性治療的 超聲波治療裝置。在使用了本發(fā)明超聲波體動(dòng)檢測裝置的超聲波治療裝置中,通過使超聲 波的瞄準(zhǔn)根據(jù)體動(dòng)追蹤治療區(qū)域,來連續(xù)照射治療用超聲波,可以進(jìn)行正確的短時(shí)間治療。 而且,可以顯示治療區(qū)域的經(jīng)時(shí)變化,在最佳的時(shí)刻中止治療用超聲波的照射。另外,圖像提示裝置構(gòu)成如下使用上述超聲波體動(dòng)檢測裝置,確定探頭攝像斷面 的位置,從通過對(duì)應(yīng)的其他圖像診斷裝置已得到的三維圖像提取出對(duì)應(yīng)的圖像。使用上述 超聲波體動(dòng)檢測裝置,可以提供對(duì)伴隨體動(dòng)而發(fā)生變化的超聲波探頭的攝像面進(jìn)行實(shí)時(shí)確 定的圖像提示裝置,從事前取得的基于其他圖像診斷裝置的三維圖像,提取與已確定的攝 像面對(duì)應(yīng)的斷面,并進(jìn)行顯示,可以實(shí)時(shí)顯示有效圖像。實(shí)施例1圖1是表示實(shí)施例1的超聲波體動(dòng)檢測裝置的構(gòu)成的框圖。圖2是表示在實(shí)施例1的超聲波體動(dòng)檢測裝置中,得到雙平面的探頭的構(gòu)成的圖。 下面,使用圖1、圖2,對(duì)得到雙平面像的構(gòu)成進(jìn)行說明。超聲波探頭13具有平行排列多個(gè)壓電元件的結(jié)構(gòu)。從發(fā)送射束形成裝置11經(jīng)由 D/A轉(zhuǎn)換器12,將模擬發(fā)送信號(hào)發(fā)送給各壓電元件,向檢查對(duì)象10照射超聲波。從各壓電元件發(fā)送的超聲波通過發(fā)送射束形成裝置11被加上電子延遲,以規(guī)定的深度進(jìn)行聚焦。發(fā) 送信號(hào)在檢查對(duì)象10內(nèi)反射,再次通過超聲波探頭的各壓電元件接收。由各壓電元件接收 的反射回波通過TGC(時(shí)間增益控制Time Gain Control)部14,在校正由發(fā)送的到達(dá)深度 而引起變化的衰減之后,通過A/D轉(zhuǎn)換器15轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),發(fā)送給接收射束形成裝置16。 通過接收射束形成裝置16,加上從焦點(diǎn)位置到各壓電元件的距離所對(duì)應(yīng)的延遲時(shí)間,輸出 加法計(jì)算結(jié)果。通過二維掃描該聚焦超聲波,得到檢查對(duì)象10的二維反射回波分布。從接 收射束形成裝置16輸出被分成實(shí)部和虛部的RF信號(hào),通過包絡(luò)線檢波部17轉(zhuǎn)換成視頻信 號(hào)。所輸出的視頻信號(hào)通過掃描轉(zhuǎn)換器18被加以掃描線間的補(bǔ)正,再構(gòu)成二維圖像數(shù)據(jù), 然后顯示于圖像顯示部19。從接收射束形成裝置輸出的RF信號(hào)被發(fā)送給體動(dòng)檢測部20,在這里,完成三維體 動(dòng)的定量評(píng)價(jià)。進(jìn)而,將該體動(dòng)評(píng)價(jià)的結(jié)果發(fā)送給探頭的攝像位置控制部21,使探頭13的 攝像斷面發(fā)生變化。為了使攝像斷面發(fā)生變化可以使用以下的方法。第一方法是安裝使探頭13機(jī)械 動(dòng)作的結(jié)構(gòu)的方法。根據(jù)體動(dòng)檢測結(jié)果使探頭13移動(dòng),可以使檢查對(duì)象總是位于可以傾斜 的位置。第二方法是利用具有二維陣列的探頭13的方法。由于可以通過二維陣列進(jìn)行二 維傾斜,所以,能夠在不移動(dòng)具有二維陣列的探頭13的情況下,進(jìn)行檢查對(duì)象的追蹤。作為具備上述功能的探頭13,如圖2所示,將對(duì)雙平面像進(jìn)行攝像的探頭30、31 配置成T字型,使超聲波交替掃描來對(duì)二維斷層像進(jìn)行攝像,由此,可以取得想要的雙平面 像。在這里,舉出了 T字型配置的例子,但只要是能夠得到雙平面像的構(gòu)成即可,不限于該 例,例如也可以是十字型的配置。另外,如果使用具有二維陣列的探頭,則可以進(jìn)行任意的 雙平面像的攝像,因此在本發(fā)明中是有效的。而且,對(duì)探頭的種類也沒有特別限制。圖11是表示在實(shí)施例1的超聲波體動(dòng)檢測裝置中,通過攝像面的檢查對(duì)象的動(dòng)作 的圖。圖Il(A)是從χ軸方向觀察的圖,圖Il(B)是從ζ方向觀察的圖。檢查對(duì)象按照檢 查對(duì)象的位置77a — 77b — 77c — 77d的位置進(jìn)行移動(dòng),通過攝像面76,向攝像面76的面 外移動(dòng)。參考編號(hào)77a、77b、77c、77d表示移動(dòng)的檢查對(duì)象的位置。圖12是表示在實(shí)施例1的超聲波體動(dòng)檢測裝置中,對(duì)應(yīng)于圖11所示的檢查對(duì)象 的動(dòng)作而得到的超聲波圖像。圖13是表示在實(shí)施例1的超聲波體動(dòng)檢測裝置中,在相鄰幀之間得到的檢查對(duì)象 的一維信號(hào)波形變化的圖。圖3是表示在實(shí)施例1的超聲波體動(dòng)檢測裝置中,在三維空間動(dòng)作的檢查對(duì)象的 圖。圖4是表示在實(shí)施例1的超聲波體動(dòng)檢測裝置中,在三維空間動(dòng)作的檢查對(duì)象、和 表示檢查對(duì)象動(dòng)作的體動(dòng)向量的投影成分的圖。圖5是表示在實(shí)施例1的超聲波體動(dòng)檢測裝置中,由角度而引起的檢查對(duì)象移動(dòng) 量的差異的圖表。下面,參照?qǐng)D11、圖12、圖13、圖3、圖4,對(duì)從雙平面像求出體動(dòng)的三維速度成分 V (Vx, Vy, Vz)的方法進(jìn)行說明。在實(shí)施例1的超聲波體動(dòng)檢測裝置中,求出位于雙平面像的交線上的、檢查對(duì)象 的動(dòng)作的三維速度成分,來推測體動(dòng)的動(dòng)作。若認(rèn)為雙平面像可進(jìn)行攝像的區(qū)域是圖2所示的坐標(biāo)空間(x、y、z),則由于探頭30限于XZ平面,探頭31限于yz平面,所以,在雙平面 像上所檢測出的成分成為檢查對(duì)象的動(dòng)作向2個(gè)平面(XZ平面、yz平面)投射的速度成分。在這里,著眼于圖11所示的單一的Yz攝像面76,在連續(xù)的幀之間,按照通過攝像 面76而動(dòng)作的檢查對(duì)象的位置77a、77b、77c、77d的順序,考慮向攝像面76的面外移動(dòng)的 檢查對(duì)象的動(dòng)作。即,檢查對(duì)象向檢查對(duì)象的位置77a — 77b — 77c — 77d的位置移動(dòng),通 過攝像面76,移動(dòng)到攝像面76的面外。此時(shí),如圖12所示,在攝像面76得到的檢查對(duì)象的 二維圖像與檢查對(duì)象的動(dòng)作對(duì)應(yīng)變化,像檢查對(duì)象的位置77a、77b、77c、77d中的超聲波攝 像面76的二維圖像78a、78b、78c、78d那樣變化。另外,如圖12所示,在攝像面76所得到 的檢查對(duì)象的斷層像對(duì)應(yīng)于檢查對(duì)象的動(dòng)作,像檢查對(duì)象的位置77a、77b、77c、77d中的二 維斷層圖像79a、79b、79c、79d那樣變化。從重疊相鄰幀78a、78b的二維圖像的圖像80取 出的一維信號(hào)波形81a、81b如圖13所示。信號(hào)波形81a、81b分別是來自圖12所示的檢查 對(duì)象的二維斷層像79a、79b的信號(hào)。當(dāng)檢查對(duì)象向攝像面外動(dòng)作時(shí),在相鄰的幀之間除了信號(hào)波形的移位之外還伴隨 波形變形,難以推測基于互相關(guān)運(yùn)算的移動(dòng)量,但是,通過將幀速率設(shè)成高速,將信號(hào)波形 的變形抑制在最小限度,由此可以求得檢查對(duì)象的重心移動(dòng),可以評(píng)價(jià)一定時(shí)間內(nèi)的檢查 對(duì)象的動(dòng)作向攝像面的投影成分。即使是相同速度的體動(dòng),由于攝像面和體動(dòng)的夾角不同, 從二維圖像檢測出來的速度的投影成分也不同,所以,通過在相鄰接的幀之間計(jì)算互相關(guān) 函數(shù),如圖5所示,可以檢測出因體動(dòng)的方向和攝像面的夾角而不同的移動(dòng)量的差異,能夠 定量評(píng)價(jià)相當(dāng)于速度成分的斜率,推測三維體動(dòng)。另外,如果設(shè)定多個(gè)評(píng)價(jià)體動(dòng)的區(qū)域,則 可以評(píng)價(jià)檢查對(duì)象的局部動(dòng)作,所以,還能夠進(jìn)行包括檢查對(duì)象的變形的評(píng)價(jià)。下面具體說明求出檢查對(duì)象的速度成分的步驟。在雙平面像上設(shè)定三維坐標(biāo)軸, 在基于三維坐標(biāo)軸的坐標(biāo)空間內(nèi)動(dòng)作的檢查對(duì)象(從40向41的移動(dòng))如圖3所示。40表 示成為基準(zhǔn)的檢查對(duì)象的位置(基準(zhǔn)點(diǎn)),41表示動(dòng)作后的檢查對(duì)象的位置。為了使其簡 單,在圖3中,假定θ =90°,著眼于斷層面xy,檢測出Vx。當(dāng)使Φ按照例如90°、60°、 30°、0°發(fā)生變化時(shí),如圖4所示,在通過角度Φ檢測出的移動(dòng)量中出現(xiàn)變化。將時(shí)間設(shè)定 為橫軸,將移動(dòng)量設(shè)定為縱軸,求得圖5所示的圖表,可以根據(jù)其斜率來評(píng)價(jià)速度成分。同 樣地,如果求得\、Vz,可以通過(數(shù)學(xué)式1)、(數(shù)學(xué)式2)、(數(shù)學(xué)式3),從圖3所示的三維 空間圖求出檢查對(duì)象的三維速度成分V(Vx,Vy, Vz),推測三維體動(dòng)。V是檢查對(duì)象的三維速 度成分的絕對(duì)值。Vx = Vcos Φ sin θ(數(shù)學(xué)式 1)Vy = Vsin Φ cos θ(數(shù)學(xué)式 2)Vz = Vcos θ(數(shù)學(xué)式 3)以前,提出幾種使用互相關(guān)函數(shù)捕捉對(duì)象物動(dòng)作的方法,但都只關(guān)心容易取得相 關(guān)的二維動(dòng)作,只能夠評(píng)價(jià)攝像面內(nèi)的動(dòng)作。在實(shí)施例1的超聲波體動(dòng)檢測裝置中,使用由 2張斷層像構(gòu)成的雙平面像,檢測從無法取得相關(guān)的攝像面離開的檢查對(duì)象動(dòng)作的射影成 分,由此可以進(jìn)行三維體動(dòng)評(píng)價(jià)。當(dāng)計(jì)算速度成分時(shí),取得互相關(guān)的對(duì)象可能是2個(gè)。即,在雙平面像中,包括檢查 對(duì)象的輪廓成分、和從散在于檢查對(duì)象周圍的微小散射體以各種位相反射來的信號(hào)相互干 涉而產(chǎn)生的斑點(diǎn)成分。因此,作為檢查對(duì)象的體動(dòng)檢測方法,可以有實(shí)時(shí)性地直接追蹤檢查對(duì)象輪廓的方法(下面稱為輪廓提取法)、和評(píng)價(jià)斑點(diǎn)成分的動(dòng)作來間接推測檢查對(duì)象動(dòng) 作的方法(下面稱為斑點(diǎn)法)。另外,將兩方法進(jìn)行組合的方法在實(shí)現(xiàn)提高定量評(píng)價(jià)的精度 方面是有效的方法。輪廓提取法和斑點(diǎn)法這兩者都需要進(jìn)行處理,來通過高頻波除去等將取得互相關(guān) 的區(qū)域的結(jié)構(gòu)的波形變化反映到計(jì)算結(jié)果中。由于輪廓提取法和斑點(diǎn)法在信號(hào)波形的變形較大的情況下都不能取得相關(guān),所以 需要將幀速率設(shè)定為高速,來捕捉檢查對(duì)象的瞬間動(dòng)作,抑制波形變形。但是,當(dāng)相鄰幀之 間的動(dòng)作小于基于相關(guān)運(yùn)算而算出的檢測靈敏度時(shí),相鄰幀之間的通過相關(guān)運(yùn)算而算出的 體動(dòng)評(píng)價(jià)常常為0。為了避免這樣的狀況,按照?qǐng)D14所示的流程圖,進(jìn)行體動(dòng)評(píng)價(jià)。圖14是表示在實(shí)施例1的超聲波體動(dòng)檢測裝置中,說明對(duì)檢查對(duì)象的體動(dòng)評(píng)價(jià)進(jìn) 行的統(tǒng)計(jì)處理的流程圖。首先,在步驟82中,設(shè)定成為基準(zhǔn)的幀(基準(zhǔn)幀)。在步驟83中,進(jìn)行基準(zhǔn)幀和下 一幀之間的互相關(guān)運(yùn)算。在步驟84中,判斷通過互相關(guān)運(yùn)算求得的檢查對(duì)象的移動(dòng)量是否 為0的真假(是、否),當(dāng)是真(是)的情況下,在步驟85中,保持基準(zhǔn)幀不變,相繼與幀進(jìn) 行相關(guān)運(yùn)算,再次返回至步驟84。在步驟84中,當(dāng)是假(否)的情況下,返回至步驟82,以 該幀為基準(zhǔn)幀進(jìn)行再設(shè)定。重復(fù)進(jìn)行步驟82至步驟85,求出一定時(shí)間內(nèi)的移動(dòng)量,完成體 動(dòng)評(píng)價(jià)。實(shí)施例2下面,對(duì)使用了實(shí)施例1的超聲波體動(dòng)檢測裝置的超聲波治療裝置進(jìn)行說明。圖6是對(duì)使用了實(shí)施例1的超聲波體動(dòng)檢測裝置的超聲波治療裝置的動(dòng)作進(jìn)行說 明的流程圖。圖7是表示使用了實(shí)施例1的超聲波體動(dòng)檢測裝置的超聲波治療裝置的構(gòu)成的框 圖。下面,對(duì)圖6所示的流程圖進(jìn)行說明,在步驟1中取得檢查對(duì)象的雙平面像。在步 驟2中,在雙平面像上設(shè)定評(píng)價(jià)區(qū)域,進(jìn)行評(píng)價(jià)區(qū)域的設(shè)定處理。在步驟3中,進(jìn)行體動(dòng)的 速度成分計(jì)算處理,來進(jìn)行基于運(yùn)算的體動(dòng)三維評(píng)價(jià)。在步驟5中,使用在步驟6中于術(shù)前 或術(shù)中取得的檢查對(duì)象的三維圖像,將檢查對(duì)象的體動(dòng)以及治療用超聲波的瞄準(zhǔn)位置作為 三維動(dòng)態(tài)圖像進(jìn)行顯示。另外,在步驟4中,進(jìn)行治療區(qū)域的實(shí)時(shí)追蹤圖像的顯示。圖7所示的裝置的構(gòu)成,除了圖1所示的裝置的構(gòu)成之外,還具有瞄準(zhǔn)控制部 22,根據(jù)體動(dòng)檢測部20的輸出信號(hào),控制超聲波治療裝置的治療用超聲波的瞄準(zhǔn);和用于 照射治療用超聲波的治療用探頭23。瞄準(zhǔn)控制部22將體動(dòng)檢測部20的評(píng)價(jià)結(jié)果反饋給治 療用探頭,來控制超聲波治療用超聲波的瞄準(zhǔn)條件(照射位置、照射面積、照射量)。省略了 對(duì)與圖1相同的構(gòu)成要素進(jìn)行說明。根據(jù)通過實(shí)施例1的超聲波體動(dòng)檢測裝置得到的三維體動(dòng)速度成分的計(jì)算結(jié)果, 使治療用超聲波的瞄準(zhǔn)追蹤檢查對(duì)象的動(dòng)作,能夠進(jìn)行簡單且選擇性高的低侵襲性治療。 就所謂治療區(qū)域在被設(shè)定于超聲波探頭的坐標(biāo)系動(dòng)作的以往觀點(diǎn)而言,通過治療區(qū)域的動(dòng) 作移至被固定的坐標(biāo)系,不僅可以經(jīng)常得到治療區(qū)域的位置信息,還能估計(jì)治療用超聲波 的照射能量,即使在治療區(qū)域動(dòng)作的情況下,也能夠進(jìn)行得當(dāng)?shù)淖罴阎委?。關(guān)于瞄準(zhǔn)的自 動(dòng)追蹤,就治療用探頭23面內(nèi)的動(dòng)作而言,通過控制在發(fā)送射束形成裝置11施加的延遲時(shí)
13間,使超聲波的聚焦點(diǎn)發(fā)生變化(下面,稱為傾斜),可以追蹤檢查對(duì)象。關(guān)于從檢查對(duì)象的 攝像面離開的方向的動(dòng)作,可以有幾種方法。作為第一方法,可以舉出安裝使治療用探頭23機(jī)械動(dòng)作的機(jī)構(gòu)的方法。根據(jù)體動(dòng) 檢測結(jié)果使超聲波探頭移動(dòng),可以使檢查對(duì)象總是位于能夠傾斜的位置。因此,不需要手動(dòng) 使探頭動(dòng)作,治療者只觀察顯示檢查對(duì)象經(jīng)時(shí)變化的畫面,就可以集中對(duì)停止治療用超聲 波的照射進(jìn)行計(jì)時(shí),由此,可以進(jìn)行更正確的低侵襲治療。作為第二方法,可以舉出利用具有二維陣列的治療用探頭23的方法。由于能夠通 過二維陣列進(jìn)行寬區(qū)域的二維傾斜,所以,可以在不移動(dòng)治療用探頭23的情況下,進(jìn)行檢 查對(duì)象的追蹤。接著,對(duì)顯示檢查對(duì)象的實(shí)時(shí)三維動(dòng)態(tài)圖像、和檢查對(duì)象的追蹤圖像的方法進(jìn)行 說明。圖8是表示在實(shí)施例2的超聲波治療裝置中,治療區(qū)域追蹤圖像與三維動(dòng)態(tài)圖像 的一個(gè)時(shí)刻的顯示例的圖。在圖8的構(gòu)成中,圖7所示的顯示部19是由治療區(qū)域追蹤圖像 顯示部51、和檢查對(duì)象的實(shí)時(shí)三維動(dòng)態(tài)圖像顯示部55構(gòu)成。在實(shí)時(shí)三維動(dòng)態(tài)圖像顯示部 55中,顯示包含治療區(qū)域的檢查對(duì)象的三維圖像53、治療用超聲波的瞄準(zhǔn)位置56、表示治 療用超聲波的瞄準(zhǔn)位置的圖像54。在治療區(qū)域追蹤圖像顯示部51中,顯示包括治療區(qū)域的 斷層像50a的雙平面像52a、包括治療區(qū)域的斷層像50b的雙平面像52b。在實(shí)施例2的超聲波治療裝置中,根據(jù)所得到的體動(dòng)評(píng)價(jià)結(jié)果,使術(shù)前獲得的包 括治療區(qū)域的檢查對(duì)象10的三維圖像53移動(dòng),通過檢查對(duì)象的實(shí)時(shí)三維動(dòng)態(tài)圖像顯示部 55進(jìn)行顯示,由此可以視覺觀察三維體動(dòng)。另外,通過同時(shí)顯示對(duì)治療用超聲波的瞄準(zhǔn)位置 56的位置信息進(jìn)行顯示的、表示治療用超聲波的瞄準(zhǔn)位置的圖像54,可以實(shí)時(shí)把握瞄準(zhǔn)的 追蹤狀況。在步驟6中所得到的檢查對(duì)象的三維圖像并不限定使用該圖像取得機(jī)構(gòu)。如果 使用MRI或X線CT圖像等高分辨率圖像,做手術(shù)的人可以更明確地掌握瞄準(zhǔn)和治療區(qū)域的 位置關(guān)系。另外,在為了冷卻治療區(qū)域而中止治療用超聲波的照射的期間,通過再次取得基 于MRI或X線CT等的檢查對(duì)象的三維圖像,可以三維顯示治療完成區(qū)域和未完成區(qū)域,從 而,能夠提高治療的精度和效率。而且,在照射過程中,可以通過雙平面像實(shí)時(shí)地觀察檢查 對(duì)象的經(jīng)時(shí)變化,從而,可以在判斷為治療完成的時(shí)刻停止照射。實(shí)施例3圖9是對(duì)實(shí)施例3的圖像提示裝置的動(dòng)作進(jìn)行說明的流程圖。下面,對(duì)圖9所示 的流程圖進(jìn)行說明。在步驟60中,取得檢查對(duì)象的雙平面像。在步驟61中,設(shè)定在步驟60 中所得到的圖像(攝像斷面)的初始位置。在步驟62中,進(jìn)行體動(dòng)評(píng)價(jià)區(qū)域的設(shè)定。在步 驟63中,進(jìn)行基于相關(guān)運(yùn)算的體動(dòng)評(píng)價(jià),來進(jìn)行體動(dòng)的速度成分評(píng)價(jià)處理。在步驟64中, 取得基于其他攝像機(jī)構(gòu)(例如,MRI或X線CT)的檢查對(duì)象的三維圖像。在步驟67中,設(shè) 定提取斷面的初始位置,所述提取斷面是從步驟64中于術(shù)前所得到的三維圖像提取的。在 步驟68中,使提取斷面相對(duì)移動(dòng),在步驟69中進(jìn)行提取斷面的再構(gòu)成處理,在步驟70中, 顯示再構(gòu)成后的提取圖像。圖10是實(shí)施例3的圖像提示裝置的框圖。其中,在下面,省略對(duì)與圖1所示的構(gòu) 成要素相同的構(gòu)成要素的說明。通過MRI、X線CT、PET/CT等其他圖像診斷裝置事前而取得的檢查對(duì)象的三維圖像,被保存在三維圖像存儲(chǔ)部72中。接著,根據(jù)接收射束形成裝置的作為輸出的RF信號(hào), 在初始位置設(shè)定部71設(shè)定超聲波圖像的初始位置,通過提取斷面初始位置設(shè)定部73,對(duì)與 該初始位置對(duì)應(yīng)的、來自基于其他圖像診斷裝置的三維圖像的提取圖像的初始位置進(jìn)行設(shè) 定。為了取得超聲波圖像和來自其他圖像診斷裝置的提取圖像的初始位置的匹配,可以通 過胸骨的劍突或體內(nèi)組織的高灰度部位、或者在檢查對(duì)象的體內(nèi)或體外存在的造影物質(zhì)來 設(shè)定特征點(diǎn)。而且,還可以采用下述方法,即使用檢查對(duì)象的輪廓信息,在圖像間的差分絕 對(duì)值的積分值成為最小的位置上,進(jìn)行初始位置設(shè)定。然后,采用與實(shí)施例1相同的方法,通過體動(dòng)檢測部20評(píng)價(jià)檢查對(duì)象的三維體動(dòng), 以其評(píng)價(jià)結(jié)果為基礎(chǔ),通過提取斷面相對(duì)移動(dòng)部74使提取斷面(提取圖像)相對(duì)移動(dòng),在 提取斷面再構(gòu)成部75進(jìn)行提取斷面的再構(gòu)成,將提取斷面顯示于顯示部19。在該方法中, 由于根據(jù)從成為基準(zhǔn)的初始位置的相對(duì)移動(dòng)來確定提取斷面,所以,可以不受檢查區(qū)域的 小變形影響地顯示提取圖像。當(dāng)檢查區(qū)域的變形大時(shí),需要顯示考慮了該變形的提取圖像,可以對(duì)多個(gè)評(píng)價(jià)區(qū) 域,應(yīng)用在上述中已說明的方法。根據(jù)體動(dòng)評(píng)價(jià)結(jié)果使與已設(shè)定的各評(píng)價(jià)區(qū)域?qū)?yīng)的提取 斷面相對(duì)移動(dòng)。因?yàn)楦髟u(píng)價(jià)區(qū)域的相對(duì)移動(dòng)量各不相同,所以移動(dòng)后的各提取斷面未收納 位于單一面內(nèi),而是離散分布,由此,通過利用提取圖像再構(gòu)成部75進(jìn)行這些不連續(xù)部分 的插補(bǔ),在二維面上進(jìn)行再構(gòu)成,可以顯示包括變形的提取圖像。另外,即使以四維方式,即在時(shí)間軸上保持多個(gè)通過其他圖像診斷裝置而得到的 三維圖像,也可以顯示包括變形的圖像。此時(shí),不必設(shè)定多個(gè)評(píng)價(jià)區(qū)域。在基于提取斷面相 對(duì)移動(dòng)部74的處理之后,通過對(duì)超聲波圖像和在提取斷面的周邊區(qū)域以及其周邊區(qū)域的 時(shí)間軸上的圖像信息進(jìn)行差分評(píng)價(jià),提取該差分的絕對(duì)值的積分值成為最小時(shí)的圖像,可 以顯示包括變形的提取圖像。工業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明,可以提供能檢測出檢查對(duì)象的三維體動(dòng)、并將體動(dòng)作為三維圖像進(jìn) 行實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)的超聲波體動(dòng)檢測裝置。
權(quán)利要求
一種超聲波體動(dòng)檢測利用裝置,具備超聲波體動(dòng)檢測裝置及其利用裝置,所述超聲波體動(dòng)檢測裝置,包括第一和第二超聲波探頭,由壓電元件排列成陣列狀而成,用于對(duì)檢查對(duì)象發(fā)送超聲波并獲取來自所述檢查對(duì)象的反射信號(hào);體動(dòng)檢測部,從通過所述第一和第二超聲波探頭取得的反射信號(hào)提取出在所述檢查對(duì)象的體動(dòng)評(píng)價(jià)中所使用的評(píng)價(jià)區(qū)域,并檢測出所述評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)的三維體動(dòng);和圖像顯示部,顯示所述評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)的三維體動(dòng),基于所述第一和第二超聲波探頭的超聲波掃描面交叉,所述體動(dòng)檢測部,對(duì)由2個(gè)所述掃描面構(gòu)成的各雙平面圖像進(jìn)行所述體動(dòng)評(píng)價(jià),在連續(xù)的幀之間,使用從所述第一和第二超聲波探頭得到的多個(gè)二維斷層圖像來檢測出所述檢查對(duì)象的動(dòng)作向2個(gè)平面的投影成分,由此檢測出所述檢查對(duì)象的三維體動(dòng)的速度成分,計(jì)算出相鄰的所述幀間的所述投影成分的移動(dòng)量,由此檢測出所述檢查對(duì)象的三維體動(dòng),所述利用裝置利用所檢測出的所述檢查對(duì)象的三維體動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波體動(dòng)檢測利用裝置,其特征在于,所述利用裝置是治療用探頭,根據(jù)所檢測出的所述檢查對(duì)象的三維體動(dòng),追蹤從所述 治療用探頭照射的治療用超聲波的瞄準(zhǔn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波體動(dòng)檢測利用裝置,其特征在于,將所述檢查對(duì)象的三維動(dòng)作、和與其相對(duì)應(yīng)的所述治療用超聲波的瞄準(zhǔn)的自動(dòng)追蹤情 況作為三維實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)圖像,顯示于所述圖像顯示部,同時(shí)顯示所述檢查對(duì)象的雙平面圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波體動(dòng)檢測利用裝置,其特征在于, 所述利用裝置是圖像提示裝置,所述圖像提示裝置,包括攝像斷面確定部,其根據(jù)由所述體動(dòng)檢測部檢測出的體動(dòng)結(jié)果,推測通過所述第一和 第二超聲波探頭獲得的攝像斷面距離初始位置的相對(duì)移動(dòng)量,來確定三維空間中通過所述 第一和第二超聲波探頭而獲得的攝像面的位置;三維圖像存儲(chǔ)部,其保存所述檢查對(duì)象的三維圖像;初始斷面位置設(shè)定部,其將與所述初始位置對(duì)應(yīng)的、從所述三維圖像提取出來的二維 圖像作為初始位置進(jìn)行設(shè)定;和圖像提取部,其伴隨著由所述攝像斷面確定部確定的基于所述第一和第二超聲波探頭 而得到的攝像斷面的變化,使已由所述初始斷面位置設(shè)定部設(shè)定的提取斷面發(fā)生變化,來 從所述三維圖像存儲(chǔ)部提取出對(duì)應(yīng)的二維高分辨率圖像, 隨時(shí)將已提取出的圖像顯示于所述圖像顯示部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波體動(dòng)檢測利用裝置,其特征在于, 所述三維圖像是MRI圖像、X線CT圖像、PET圖像中的任一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波體動(dòng)檢測利用裝置,其特征在于,使用所述檢查對(duì)象胸骨的劍突、體內(nèi)組織的高灰度部位、或者在所述檢查對(duì)象的體內(nèi) 或體外存在的造影物質(zhì)、或者使用所述檢查對(duì)象的輪廓信息在圖像間的差分絕對(duì)值的積分 值成為最小的位置信息,來進(jìn)行基于所述第一和第二超聲波探頭而得到的攝像斷面的初始 位置、和與其相對(duì)應(yīng)的所述三維圖像中的初始位置的設(shè)定。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波體動(dòng)檢測利用裝置,其特征在于,所述三維圖像包括安裝在檢查對(duì)象的內(nèi)部或外部的人工造影物質(zhì)的圖像,以所述造 影物質(zhì)的位置為基準(zhǔn),來進(jìn)行基于所述第一和第二超聲波探頭而得到的攝像斷面的初始位 置、和與其相對(duì)應(yīng)的所述三維圖像中的初始位置的設(shè)定。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波體動(dòng)檢測利用裝置,其特征在于,基于所述第一和第二超聲波探頭而得到的攝像斷面的初始位置、和與其相對(duì)應(yīng)的所述 三維圖像中的初始位置的設(shè)定,在差分值的絕對(duì)值的積分值最小的位置進(jìn)行,其中,所述差 分值是通過在由所述第一和第二超聲波探頭獲得的超聲波圖像與從所述三維圖像提取的 提取圖像之間進(jìn)行差分而獲得的。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波體動(dòng)檢測利用裝置,其特征在于,設(shè)定多個(gè)所述評(píng)價(jià)區(qū)域來評(píng)價(jià)所述檢查對(duì)象的體動(dòng),由此檢測出所述檢查對(duì)象內(nèi)部的 檢查區(qū)域的移動(dòng)和/或變形。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波體動(dòng)檢測利用裝置,其特征在于,具備提取圖像再構(gòu)成部,其設(shè)定多個(gè)所述評(píng)價(jià)區(qū)域,通過插補(bǔ)多個(gè)所述提取斷面來進(jìn) 行連續(xù)結(jié)合,從而再構(gòu)成二維的提取圖像。
全文摘要
一種超聲波體動(dòng)檢測利用裝置,具備超聲波體動(dòng)檢測裝置及其利用裝置,超聲波體動(dòng)檢測裝置,包括第一和第二超聲波探頭;體動(dòng)檢測部,從第一和第二超聲波探頭獲取的反射信號(hào)中提取出用于檢查對(duì)象的體動(dòng)評(píng)價(jià)中的評(píng)價(jià)區(qū)域,并檢測出評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)的三維體動(dòng);和圖像顯示部,顯示評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)的三維體動(dòng),基于第一和第二超聲波探頭的超聲波掃描面交叉,體動(dòng)檢測部,對(duì)由2個(gè)掃描面構(gòu)成的各雙平面圖像進(jìn)行體動(dòng)評(píng)價(jià),在連續(xù)的幀之間,使用從第一和第二超聲波探頭得到的多個(gè)二維斷層圖像來檢測出檢查對(duì)象的動(dòng)作向2個(gè)平面的投影成分,檢測出檢查對(duì)象的三維體動(dòng)的速度成分,計(jì)算出相鄰的幀間的投影成分的移動(dòng)量,利用裝置利用所檢測出的檢查對(duì)象的三維體動(dòng)。
文檔編號(hào)A61B8/08GK101926658SQ20101010646
公開日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2004年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月16日
發(fā)明者東隆, 吉川秀樹, 川畑健一, 梅村晉一郎 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立醫(yī)藥