超聲波診斷裝置的制造方法
【專利摘要】提供能夠容易且更準(zhǔn)確地檢測穿刺針的超聲波診斷裝置。一種超聲波診斷裝置(U)，基于在被檢體內(nèi)部被反射而接收的超聲波信號(hào)，生成被檢體內(nèi)部的超聲波圖像，其包括：針位置決定部(162，163)，對(duì)于超聲波圖像的各區(qū)域，關(guān)于沿著被射入被檢體的超聲波的射入方向的超聲波信號(hào)的分布，取得比判斷對(duì)象的區(qū)域更深的區(qū)域中的信號(hào)強(qiáng)度所涉及的深部特征值，并基于深部特征值而決定被刺入到被檢體內(nèi)部的穿刺針的位置；以及強(qiáng)調(diào)處理部(164)，進(jìn)行用于強(qiáng)調(diào)在超聲波圖像中決定的穿刺針的位置的處理。
【專利說明】
超聲波診斷裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及超聲波診斷裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 以往，有對(duì)被檢體內(nèi)部照射超聲波，接收在該被檢體內(nèi)部的反射波（回波）而進(jìn)行 預(yù)定的信號(hào)數(shù)據(jù)處理，從而進(jìn)行被檢體的內(nèi)部構(gòu)造的檢查的超聲波診斷裝置。這樣的超聲 波診斷裝置廣泛使用在醫(yī)療目的的檢查、治療或建筑構(gòu)造物內(nèi)部的檢查這樣的各種用途。
[0003] 超聲波診斷裝置不僅是對(duì)所取得的反射波的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理而顯示圖像，還用于在 采集被檢體內(nèi)的特定的部位（目標(biāo))的樣本，或排除水等，或者，對(duì)特定的部位注入并留置藥 劑或標(biāo)記(marker)等時(shí)，一邊視覺識(shí)別用于此的穿刺針和目標(biāo)的位置，一邊向目標(biāo)位置刺 入該穿刺針的情況。通過利用這樣的超聲波圖像，能夠迅速、可靠且容易地進(jìn)行對(duì)于被檢體 內(nèi)的目標(biāo)的處理。
[0004] 但是，由于穿刺針一般較細(xì)且相對(duì)于被檢體斜著插入，因此相對(duì)于被檢體垂直射 入的超聲波的反射光不會(huì)充分地沿著該超聲波的發(fā)送接收方向反射，從而不會(huì)在超聲波圖 像中清楚地顯現(xiàn)，存在使用者難以視覺識(shí)別的問題。
[0005] 相對(duì)于此，以往，存在用于使使用者能夠更加明確地對(duì)穿刺針進(jìn)行視覺識(shí)別的各 種技術(shù)。作為這些技術(shù)的一個(gè)方向，存在對(duì)超聲波圖像進(jìn)行分析而檢測穿刺針，并使其強(qiáng)調(diào) 顯示的技術(shù)。在專利文獻(xiàn)1中公開了如下技術(shù):取得穿刺針的插入方向所涉及的信息，在超 聲波圖像中應(yīng)用用于強(qiáng)調(diào)在該插入方向上延伸的亮度的邊緣的濾波器從而進(jìn)行穿刺針的 強(qiáng)調(diào)處理。此外，在專利文獻(xiàn)2中公開了如下技術(shù):從超聲波圖像中檢測出直線狀地顯現(xiàn)的 高亮度區(qū)域，基于該直線上的亮度分布而確定穿刺針的前端，從而確定穿刺針的位置。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)1:(日本)特許第5473853號(hào)公報(bào) [0009] 專利文獻(xiàn)2:(日本)特許第5486449號(hào)公報(bào)
[0010]但是，存在為了取得穿刺針的插入準(zhǔn)確度等的信息，除了以往的結(jié)構(gòu)之外還需要 追加的結(jié)構(gòu)或時(shí)間的課題。此外，在以往的檢測技術(shù)中，存在容易檢測出另外存在的直線狀 的亮度分布的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的在于提供一種能夠容易且準(zhǔn)確地檢測出穿刺針的超聲波診斷裝置。
[0012] 為了解決上述課題，技術(shù)方案1所述的發(fā)明是，
[0013] -種超聲波診斷裝置，基于在被檢體內(nèi)部被反射而接收的超聲波信號(hào)，生成該被 檢體內(nèi)部的超聲波圖像，其特征在于，所述超聲波診斷裝置包括：
[0014] 針位置決定部，對(duì)于所述超聲波圖像的各區(qū)域，關(guān)于沿著被射入所述被檢體的超 聲波的射入方向的所述超聲波信號(hào)的分布，取得比判斷對(duì)象的區(qū)域更深的區(qū)域中的信號(hào)強(qiáng) 度所涉及的深部特征值，并基于該深部特征值而決定被刺入到所述被檢體內(nèi)部的穿刺針的 位置；以及
[0015] 針強(qiáng)調(diào)處理部，進(jìn)行用于強(qiáng)調(diào)在所述超聲波圖像中決定的所述穿刺針的位置的處 理。
[0016] 此外，技術(shù)方案2所述的發(fā)明的特征在于，在技術(shù)方案1所述的超聲波診斷裝置中， [0017]所述針位置決定部將所述深部特征值關(guān)于所述射入方向的變化率所涉及的值作 為預(yù)定的特征量，基于該預(yù)定的特征量而決定所述穿刺針的位置。
[0018] 此外，技術(shù)方案3所述的發(fā)明的特征在于，在技術(shù)方案1所述的超聲波診斷裝置中，
[0019] 所述針位置決定部取得所述深部特征值、和比所述判斷對(duì)象的區(qū)域更淺的區(qū)域中 的信號(hào)強(qiáng)度所涉及的淺部特征值，并基于所述深部特征值以及所述淺部特征值，決定被刺 入到所述被檢體內(nèi)部的穿刺針的位置。
[0020] 此外，技術(shù)方案4所述的發(fā)明的特征在于，在技術(shù)方案3所述的超聲波診斷裝置中， [0021]所述針位置決定部將所述深部特征值關(guān)于所述射入方向的變化率所涉及的值與 所述淺部特征值的積作為預(yù)定的特征量，基于該預(yù)定的特征量而決定所述穿刺針的位置。 [0022]此外，技術(shù)方案5所述的發(fā)明的特征在于，在技術(shù)方案3所述的超聲波診斷裝置中， [0023]所述針位置決定部將所述深部特征值關(guān)于所述射入方向的變化率所涉及的值、與 將所述淺部特征值設(shè)為預(yù)定的系數(shù)倍后的值之和作為預(yù)定的特征量，基于該預(yù)定的特征量 而決定被刺入到所述被檢體內(nèi)部的穿刺針的位置。
[0024]此外，技術(shù)方案6所述的發(fā)明的特征在于，在技術(shù)方案3所述的超聲波診斷裝置中， [0025]所述針位置決定部將所述深部特征值和所述淺部特征值的差異作為預(yù)定的特征 量，基于該預(yù)定的特征量而決定被刺入到所述被檢體內(nèi)部的穿刺針的位置。
[0026]此外，技術(shù)方案7所述的發(fā)明的特征在于，在技術(shù)方案6所述的超聲波診斷裝置中，
[0027] 所述針位置決定部基于所述預(yù)定的特征量關(guān)于所述射入方向的變化率所涉及的 值，決定被刺入到所述被檢體內(nèi)部的穿刺針的位置。
[0028] 此外，技術(shù)方案8所述的發(fā)明的特征在于，在技術(shù)方案3~7的任一項(xiàng)所述的超聲波 診斷裝置中，
[0029] 所述針位置決定部取得與比所述判斷對(duì)象的區(qū)域更淺的方向的各區(qū)域中的信號(hào) 強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的值的平均值、最頻值、或者中值的任一個(gè)，作為所述淺部特征值。
[0030] 此外，技術(shù)方案9所述的發(fā)明的特征在于，在技術(shù)方案1~8的任一項(xiàng)所述的超聲波 診斷裝置中，
[0031]所述針位置決定部取得與比所述判斷對(duì)象的區(qū)域更深的方向的各區(qū)域中的信號(hào) 強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的值的最大值，作為所述深部特征值。
[0032]此外，技術(shù)方案10所述的發(fā)明的特征在于，在技術(shù)方案2、4~7的任一項(xiàng)所述的超 聲波診斷裝置中，
[0033]所述針位置決定部將所述預(yù)定的特征量滿足預(yù)定的條件的多個(gè)所述區(qū)域作為檢 測候選區(qū)域而提取，并基于該檢測候選區(qū)域而決定所述穿刺針的位置。
[0034]此外，技術(shù)方案11所述的發(fā)明的特征在于，在技術(shù)方案10所述的超聲波診斷裝置 中，
[0035]所述多個(gè)檢測候選區(qū)域以所述超聲波圖像的像素為單位進(jìn)行設(shè)定。
[0036]此外，技術(shù)方案12所述的發(fā)明的特征在于，在技術(shù)方案1~11的任一項(xiàng)所述的超聲 波診斷裝置中，包括：
[0037]發(fā)送接收部，進(jìn)行所述超聲波信號(hào)的發(fā)送接收；以及 [0038]發(fā)送接收控制部，控制該發(fā)送接收部的發(fā)送接收范圍，
[0039] 在取得用于所述針位置決定部決定所述穿刺針的位置的超聲波圖像時(shí)，與取得不 進(jìn)行所述穿刺針的位置的決定的超聲波圖像時(shí)相比，所述發(fā)送接收控制部使所述超聲波向 與所述穿刺針的長度方向垂直的寬度方向射入的寬度變窄。
[0040] 此外，技術(shù)方案13所述的發(fā)明的特征在于，在技術(shù)方案1~12的任一項(xiàng)所述的超聲 波診斷裝置中，
[0041]所決定的所述穿刺針的形狀是直線形狀。
[0042]根據(jù)本發(fā)明，具有在超聲波診斷裝置中能夠容易且準(zhǔn)確地檢測出穿刺針的效果。
【附圖說明】
[0043]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的超聲波診斷裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0044]圖2是表示超聲波診斷裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。
[0045] 圖3是用于說明穿刺針檢測所涉及的檢測圖數(shù)據(jù)的計(jì)算的示意圖。
[0046] 圖4(a)~(c)是表示穿刺針檢測圖數(shù)據(jù)的計(jì)算例的圖。
[0047] 圖5(a)~（d)是表示基于檢測圖數(shù)據(jù)圖檢測出了與穿刺針對(duì)應(yīng)的直線的例子的 圖。
[0048]圖6是用于說明穿刺針的強(qiáng)調(diào)處理的圖。
[0049]圖7是表示穿刺針的前端位置的估計(jì)所涉及的一例的圖。
[0050]圖8是表示穿刺針的前端位置的估計(jì)所涉及的第2例的圖。
[0051]圖9是表示穿刺針的前端位置的估計(jì)所涉及的第3例的圖。
[0052]圖10是表示穿刺針的前端位置的估計(jì)所涉及的第4例的圖。
[0053]圖11(a)~(b)是表示所鑒別的穿刺針的位置的強(qiáng)調(diào)顯示例的圖。
[0054]圖12是表示穿刺針檢測強(qiáng)調(diào)處理的控制步驟的流程圖。
[0055] 圖13(a)~(b)是表示相對(duì)于深度方向的淺部特征值、深部特征值、特征量、以及偏 微分值的變化例的示意圖。
[0056] 圖14(a)~(c)是表示相對(duì)于深度方向的淺部特征值、深部特征值、偏微分值、以及 在第2實(shí)施方式的超聲波診斷裝置中求出的特征量的變化的例子的示意圖。
[0057] 標(biāo)號(hào)說明
[0058] 1 超聲波診斷裝置主體
[0059] 2 超聲波探頭
[0060] 3 穿刺針
[0061 ] 4 安裝部
[0062] 11控制部
[0063] 12發(fā)送驅(qū)動(dòng)部
[0064] 13接收驅(qū)動(dòng)部
[0065] 14發(fā)送接收切換部
[0066] 15圖像生成部
[0067] 16圖像處理部
[0068] 161存儲(chǔ)部
[0069] 162檢測圖生成部
[0070] 163穿刺針鑒別部 [0071] 164強(qiáng)調(diào)處理部
[0072] 18操作輸入部
[0073] 19輸出顯示部
[0074] 21振子排列
[0075] 210 振子
[0076] 22 線纜
[0077] L 候選線
[0078] Q 被檢體
[0079] U 超聲波診斷裝置
【具體實(shí)施方式】
[0080]以下，基于【附圖說明】本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0081][第1實(shí)施方式]
[0082]首先，說明本發(fā)明的超聲波診斷裝置的第1實(shí)施方式。
[0083] 圖1是第1實(shí)施方式的超聲波診斷裝置U的整體圖。圖2是表示超聲波診斷裝置U的 內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。
[0084] 如圖1所示，該超聲波診斷裝置U具備超聲波診斷裝置主體1、經(jīng)由線纜22連接到超 聲波診斷裝置主體1的超聲波探頭2(超聲波探針、發(fā)送接收部）、在超聲波探頭2上安裝的安 裝部4(附件(attachment )、刺入機(jī)構(gòu)）、穿刺針3等。
[0085] 穿刺針3在此具有空心狀的長針形狀，以通過安裝部4的設(shè)定而決定的角度被刺入 被檢體。穿刺針3能夠根據(jù)采集的目標(biāo)(檢體)或者所注入的藥劑等的類別或分量而改裝具 有適當(dāng)?shù)拇旨?xì)、長度或前端形狀的穿刺針。
[0086] 安裝部4以所設(shè)定的朝向（方向）來保持穿刺針3。安裝部4被安裝在超聲波探頭2的 側(cè)部，能夠適當(dāng)?shù)刈兏O(shè)定與穿刺針3相對(duì)于被檢體的刺入角度相應(yīng)的穿刺針3的朝向。另 外，也可以取代安裝部4,而在超聲波探頭2上直接設(shè)置朝著刺入方向保持穿刺針3的引導(dǎo) 部。
[0087]在超聲波診斷裝置主體1中設(shè)置有操作輸入部18和輸出顯示部19。此外，如圖2所 示，超聲波診斷裝置主體1除了這些之外，還具備控制部11(發(fā)送接收控制部）、發(fā)送驅(qū)動(dòng)部 12、接收驅(qū)動(dòng)部13、發(fā)送接收切換部14、圖像生成部15、圖像處理部16等。
[0088]超聲波診斷裝置主體1的控制部11基于由來自外部的輸入操作產(chǎn)生的來自操作輸 入部18的鍵盤或鼠標(biāo)這樣的輸入設(shè)備的操作信號(hào)、或來自用于檢測對(duì)顯示畫面的觸摸動(dòng)作 的觸摸傳感器的檢測信號(hào)，進(jìn)行如下的一系列的動(dòng)作:對(duì)超聲波探頭2輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)而使其 輸出超聲波，并且，從超聲波探頭2取得超聲波接收所涉及的接收信號(hào)而進(jìn)行各種處理，根 據(jù)需要使輸出顯示部19的顯示畫面等中顯示結(jié)果等。
[0089] 控制部11具備CPU(中央處理單元）、HDD(硬盤驅(qū)動(dòng)）以及RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)等。 CPU讀出在HDD中存儲(chǔ)的各種程序而載入RAM，并按照該程序統(tǒng)括控制超聲波診斷裝置U的各 部的動(dòng)作。HDD存儲(chǔ)用于使超聲波診斷裝置U進(jìn)行動(dòng)作的控制程序以及各種處理程序、或各 種設(shè)定數(shù)據(jù)等。這些程序或設(shè)定數(shù)據(jù)也可以設(shè)為除了 HDD之外，例如以可讀寫且更新的方式 存儲(chǔ)到使用了包含SSD(固態(tài)驅(qū)動(dòng)）的閃存等非易失性存儲(chǔ)器的輔助存儲(chǔ)裝置中。RAM是SRAM 或DRAM等的易失性存儲(chǔ)器，對(duì)CPU提供作業(yè)用的存儲(chǔ)器空間，臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
[0090] 發(fā)送驅(qū)動(dòng)部12按照從控制部11輸入的控制信號(hào)而輸出要提供給超聲波探頭2的脈 沖信號(hào)，使超聲波探頭2產(chǎn)生超聲波。發(fā)送驅(qū)動(dòng)部12例如具備時(shí)鐘產(chǎn)生電路、脈沖產(chǎn)生電路、 脈寬設(shè)定部、以及延遲電路。時(shí)鐘產(chǎn)生電路是產(chǎn)生用于決定脈沖信號(hào)的發(fā)送定時(shí)或發(fā)送頻 率的時(shí)鐘信號(hào)的電路。脈寬設(shè)定部設(shè)定從脈沖產(chǎn)生電路輸出的發(fā)送脈沖的波形(形狀）、電 壓振幅以及脈寬。脈沖產(chǎn)生電路基于脈寬設(shè)定部的設(shè)定而生成發(fā)送脈沖，并輸出到按超聲 波探頭2的各個(gè)振子210而不同的布線路徑。延遲電路對(duì)從時(shí)鐘產(chǎn)生電路輸出的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn) 行計(jì)數(shù)，若經(jīng)過所設(shè)定的延遲時(shí)間，則使脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生發(fā)送脈沖而輸出到各布線路徑。
[0091] 接收驅(qū)動(dòng)部13是按照控制部11的控制而取得從超聲波探頭2輸入的接收信號(hào)的電 路。接收驅(qū)動(dòng)部13例如具備放大器、A/D變換電路、調(diào)相加法電路。放大器是將與由超聲波探 頭2的各振子210所接收的超聲波相應(yīng)的接收信號(hào)，以預(yù)先設(shè)定的預(yù)定的放大率分別進(jìn)行放 大的電路。A/D變換電路是將放大后的接收信號(hào)以預(yù)定的采樣頻率變換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的電路。 調(diào)相加法電路是對(duì)A/D變換后的接收信號(hào)，按與每個(gè)振子210對(duì)應(yīng)的每個(gè)布線路徑提供延遲 時(shí)間而調(diào)整時(shí)間相位，并將這些相加(調(diào)相相加)而生成聲線數(shù)據(jù)的電路。
[0092] 發(fā)送接收切換部14基于控制部11的控制，進(jìn)行用于實(shí)現(xiàn)以下操作的切換動(dòng)作:在 從振子210發(fā)射(發(fā)送)超聲波的情況下使驅(qū)動(dòng)信號(hào)從發(fā)送驅(qū)動(dòng)部12發(fā)送到振子210,另一方 面，在取得振子210發(fā)射的超聲波所涉及的信號(hào)的情況下使接收信號(hào)輸出到接收驅(qū)動(dòng)部13。
[0093] 圖像生成部15生成基于超聲波的接收數(shù)據(jù)(超聲波信號(hào)）的診斷用圖像(超聲波圖 像）。圖像生成部15對(duì)從接收驅(qū)動(dòng)部13輸入的聲線數(shù)據(jù)進(jìn)行檢波(包絡(luò)線檢波)而取得信號(hào)， 并且，根據(jù)需要進(jìn)行對(duì)數(shù)放大、濾波(例如，低通處理、平滑化等)或強(qiáng)調(diào)處理等。圖像生成部 15生成以與該信號(hào)強(qiáng)度相應(yīng)的亮度信號(hào)來表示在包含信號(hào)的發(fā)送方向（射入方向、被檢體 的深度方向）和由超聲波探頭2發(fā)送的超聲波的掃描方向的面內(nèi)的二維構(gòu)造(被檢體內(nèi)部的 構(gòu)造)的B模式顯示所涉及的各幀圖像數(shù)據(jù)，作為診斷用圖像之一。此時(shí)，圖像生成部15能夠 進(jìn)行顯示所涉及的動(dòng)態(tài)范圍的調(diào)整或伽馬校正等。該圖像生成部15能夠設(shè)為具備用于這些 圖像生成的專用的CPU或RAM的結(jié)構(gòu)?；蛘?，在圖像生成部15中，圖像生成所涉及的專用的硬 件結(jié)構(gòu)也可以在基板(ASIC(特定用途集成電路)等）上形成而具備?；蛘?，圖像生成部15也 可以是由控制部11的CHJ以及RAM進(jìn)行圖像生成所涉及的處理的結(jié)構(gòu)。
[0094]圖像處理部16進(jìn)行用于從所生成的診斷用圖像檢測穿刺針3而進(jìn)行強(qiáng)調(diào)顯示的各 種處理，并且在顯示定時(shí)之前臨時(shí)進(jìn)行存儲(chǔ)保持。圖像處理部16具備存儲(chǔ)部161、檢測圖生 成部162、穿刺針鑒別部163、強(qiáng)調(diào)處理部164(針強(qiáng)調(diào)處理部)等。
[0095]由檢測圖生成部162和穿刺針鑒別部163構(gòu)成針位置決定部。
[0096]存儲(chǔ)部161將在圖像生成部15中進(jìn)行處理而用于實(shí)時(shí)顯示或基本實(shí)時(shí)的顯示的診 斷用圖像數(shù)據(jù)(幀圖像數(shù)據(jù)），以幀為單位存儲(chǔ)最近的預(yù)定幀數(shù)。存儲(chǔ)部161例如是DRAM(動(dòng) 態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)等的易失性存儲(chǔ)器?；蛘撸摯鎯?chǔ)部161也可以是能夠?qū)崿F(xiàn)快速改寫的 非易失性存儲(chǔ)器。在存儲(chǔ)部161中存儲(chǔ)的診斷用圖像數(shù)據(jù)按照控制部11的控制而被讀出，且 被發(fā)送到輸出顯示部19,或者經(jīng)由省略圖示的通信部而被輸出到超聲波診斷裝置U的外部。 這時(shí)，在輸出顯示部19的顯示方式為電視方式的情況下，在存儲(chǔ)部161和輸出顯示部19之間 設(shè)置DSC(數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器)而轉(zhuǎn)換了掃描格式之后輸出即可。此外，存儲(chǔ)部161能夠?qū)⒏鶕?jù) 超聲波診斷裝置U的使用者對(duì)操作輸入部18的輸入操作而進(jìn)行了保存命令的診斷用圖像數(shù) 據(jù)，在超聲波診斷裝置U的動(dòng)作中、在預(yù)先設(shè)定的期間、或者在通過使用者的輸入操作而被 消去之前進(jìn)行存儲(chǔ)。
[0097] 檢測圖生成部162生成用于在穿刺針鑒別部163中鑒別穿刺針3而決定其位置的檢 測圖數(shù)據(jù)。關(guān)于檢測圖數(shù)據(jù)在后面詳細(xì)敘述。
[0098] 穿刺針鑒別部163使用在檢測圖生成部162中生成的檢測圖數(shù)據(jù)而進(jìn)行穿刺針3的 鑒別。穿刺針鑒別部163存儲(chǔ)至今為止所鑒別的穿刺針位置的歷史，例如能夠預(yù)先計(jì)算該位 置的變化速度以及變化方向（位移矢量）。該情況下，穿刺針鑒別部163能夠基于這些位置或 變化矢量而預(yù)先求出穿刺針3的下一次的估計(jì)位置，并在鑒別時(shí)使用。
[0099] 強(qiáng)調(diào)處理部164進(jìn)行用于在顯示圖像上強(qiáng)調(diào)所鑒別的穿刺針3的位置的處理。強(qiáng)調(diào) 處理部164決定與在穿刺針鑒別部163中鑒別且決定的穿刺針3的位置或鑒別的準(zhǔn)確度相應(yīng) 的強(qiáng)調(diào)處理的內(nèi)容，對(duì)診斷用圖像進(jìn)行該強(qiáng)調(diào)處理后使其存儲(chǔ)到存儲(chǔ)部161。
[0100] 檢測圖生成部162、穿刺針鑒別部163以及強(qiáng)調(diào)處理部164可以共享圖像處理部16 的CPU以及RAM，也可以各自具備專用的CPU以及RAM。或者，檢測圖生成部162、穿刺針鑒別部 163以及強(qiáng)調(diào)處理部164也可以使用控制部11的CPU以及RAM進(jìn)行各種處理。
[0101] 操作輸入部18具備按鈕開關(guān)、鍵盤、鼠標(biāo)、光標(biāo)或者對(duì)顯示畫面的觸摸傳感器，或 者它們的組合，將用戶的輸入操作變換為操作信號(hào)，并輸入到超聲波診斷裝置主體1。
[0102] 輸出顯示部19具備使用了 LCD(液晶顯示器）、有機(jī)EL(電致發(fā)光）顯示器、無機(jī)EL顯 示器、等離子顯示器、CRT(陰極射線管）顯示器這樣的各種顯示方式中的任一個(gè)的顯示畫面 及其驅(qū)動(dòng)部。輸出顯示部19按照從CPU15輸出的控制信號(hào)或在圖像處理部16中生成的圖像 數(shù)據(jù)而生成顯示畫面(各顯示像素）的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并在顯示畫面上顯示超聲波診斷所涉及的 菜單、狀態(tài)、或基于所接收的超聲波的測量數(shù)據(jù)。此外，輸出顯示部19也可以是另外具備LED 燈等從而顯示電源的接通有無等的結(jié)構(gòu)。
[0103] 這些操作輸入部18、輸出顯示部19可以在超聲波診斷裝置主體1的機(jī)殼中一體設(shè) 置，也可以經(jīng)由RGB線纜、USB線纜或HDMI線纜(注冊(cè)商標(biāo):HDMI)等被安裝在外部。此外，如果 在超聲波診斷裝置主體1中設(shè)置有操作輸入端子或顯示輸出端子，則也可以在這些端子上 連接以往的操作用以及顯示用的外圍設(shè)備而利用。
[0104] 超聲波探頭2作為將超聲波(這里為1~30MHz左右)振蕩而對(duì)生物體等的被檢體發(fā) 射，并且接收在發(fā)射的超聲波中由被檢體反射的反射波（回波)而變換為電信號(hào)的聲音傳感 器發(fā)揮作用。該超聲波探頭2具備對(duì)超聲波進(jìn)行發(fā)送接收的多個(gè)振子210的排列即振子排列 21(發(fā)送接收部）、線纜22等。
[0105] 線纜22在其一端具有與超聲波診斷裝置主體1的連接器(省略圖示），超聲波探頭2 構(gòu)成為能夠通過該線纜22相對(duì)于超聲波診斷裝置主體1進(jìn)行裝卸。用戶以預(yù)定的壓力使該 超聲波探頭2中的超聲波的發(fā)送接受面、即從振子排列21發(fā)射超聲波的方向的面接觸到被 檢體而使超聲波診斷裝置U進(jìn)行動(dòng)作，進(jìn)行超聲波診斷。
[0106] 另外，超聲波診斷裝置主體1和超聲波探頭2之間，不僅可以使用有線的線纜22進(jìn) 行連接，還能夠使用基于紅外線或電波等的無線通信部件而連接。
[0107] 振子排列21是具備了壓電元件的多個(gè)振子210的排列，例如向預(yù)定的方向（掃描方 向）的一維排列，其中，壓電元件具有壓電體和設(shè)置在通過其變形(伸縮)而顯現(xiàn)電荷的兩端 上的電極。通過在振子210中依次被提供電壓脈沖(脈沖信號(hào)），根據(jù)在各電壓體中產(chǎn)生的電 場而壓電體變形，超聲波被發(fā)出。此外，若預(yù)定的頻帶的超聲波射入振子210,則因其聲壓而 導(dǎo)致壓電體的厚度變動(dòng)(振動(dòng)），從而產(chǎn)生與該變動(dòng)量相應(yīng)的電荷，變換為與該電荷量相應(yīng) 的電信號(hào)并輸出。
[0108] 下面，詳細(xì)地說明本實(shí)施方式的超聲波診斷裝置U中的穿刺針3的檢測方法。
[0109] 圖3是用于說明穿刺針檢測所涉及的檢測圖數(shù)據(jù)的計(jì)算的示意圖。此外，圖4是表 示穿刺針檢測圖數(shù)據(jù)的計(jì)算例的圖。
[0110]在此，從圖的上方的超聲波探頭2朝下(z方向）射入超聲波，由被檢體Q的內(nèi)部反射 后朝上傳遞的反射波被接收、檢測。
[0111]穿刺針3根據(jù)其粗細(xì)或傾斜而導(dǎo)致向與上方不同的朝向（在圖3中，右斜上方)反射 的超聲波分量較多，依然向下方傳播的分量較少，因而其結(jié)果，比穿刺針3更下方的區(qū)域Q1 成為超聲波的影子的區(qū)域(聲影），由該區(qū)域Q1反射的超聲波分量與其他的區(qū)域Q0相比整體 上減少。因此，在本實(shí)施方式的超聲波診斷裝置U中，通過鑒別區(qū)域Q0和區(qū)域Q1的邊界而進(jìn) 行穿刺針3的檢測。
[0112]這時(shí)，如果超聲波從穿刺針3的兩側(cè)（相對(duì)于圖3的顯示面為正交（前后）方向）傳 輸，則下方的反射波強(qiáng)度的降低會(huì)變得相對(duì)小，因而期望超聲波的發(fā)送接收幅度相比穿刺 針3的寬度不要過寬。
[0113] 為了鑒別該邊界，首先，對(duì)與各像素位置(例如，（X〇，zO))中的反射波強(qiáng)度相應(yīng)的 亮度值s(X0，z0)( X0、z0是0以上的整數(shù)），基于相對(duì)于該像素位置(判斷對(duì)象的區(qū)域)沿超聲 波的射入方向（z方向）的亮度值的分布而進(jìn)行分析。在此，計(jì)算在被檢體Q的相比像素位置 (x〇，zO)更淺一側(cè)(ζ<ζ0)的各像素位置上取得的反射波強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)性的代表值，在此為平 均值sa=Σs(xO，z<zO)/(zO+l)(淺部特征值）。該平均值sa在比上述的邊界位置更淺一側(cè) (z較小的一側(cè)）的各像素位置中，其值隨著包含高亮度的區(qū)域而暫時(shí)上升，在較深一側(cè)(z較 大的一側(cè)）的各像素位置中，伴隨整體亮度低的區(qū)域占據(jù)的比例增加而逐漸降低。此外，在 沒有被刺入穿刺針3的位置上，由于不存在整體濃度的降低，因而該平均值sa的值不會(huì)大幅 變化。或者，也可以計(jì)算并使用代表被檢體Q的較淺一側(cè)的像素值的其他統(tǒng)計(jì)值，例如中值 smedian (s(x0，z<z0))、或每個(gè)預(yù)定的亮度值幅度g的亮度出現(xiàn)數(shù)（出現(xiàn)率)分布中的最頻 值81110(16(8(1〇,2<2〇)，8)(其亮度值幅度中值），作為淺部特征值。
[0114] 另一方面，在各像素位置(xO，zO)中，計(jì)算在被檢體Q的比該像素位置更深一側(cè)(z 彡z0)的各像素位置中得到的反射波強(qiáng)度的最大值sm = max (s (x0，z彡z0))(深部特征值）。 該最大值sm在被檢體Q的較淺的位置中存在高亮度的點(diǎn)時(shí)，隨著深度方向的坐標(biāo)z0變大，以 該高亮度的點(diǎn)為邊界不連續(xù)地降低，在穿刺針3的位置上以較高的概率產(chǎn)生該不連續(xù)的降 低。
[0115] 從而，在各像素位置(χ0，ζ0)中，作為平均值sa和最大值sm的差異的特征量sc = sa-sm，在穿刺針3的位置上因 s0上升且sm減少而成為較大的值。并且，還計(jì)算該特征量sc向 Z方向的偏微分值（與相鄰像素位置的差值）ds (xO, zO ) =&/&,在此，例如只是對(duì)各 義0、2〇計(jì)算8(3(1〇,2〇)-8(3(1〇,2〇-1)，并設(shè)為檢測圖數(shù)據(jù)。
[0116]對(duì)于圖4(a)的診斷用圖像，如圖4(b)那樣得到該特征量SC的二維圖，還如圖4(c) 那樣得到檢測圖數(shù)據(jù)。
[0117]若對(duì)所有的像素位置得到偏微分值ds，則接著使用該檢測圖數(shù)據(jù)而進(jìn)行穿刺針3 的檢測。在該檢測中使用以往公知的檢測方法，尤其是用于從圖像數(shù)據(jù)檢測直線的方法。在 此，例如使用霍夫(Hough)變換。
[0118]圖5是表示基于在圖4(c)中得到的檢測圖數(shù)據(jù)來檢測與穿刺針3對(duì)應(yīng)的直線的例 子的圖。
[0119]在圖4(c)中得到的檢測圖數(shù)據(jù)上的各點(diǎn)的值即偏微分值ds，例如通過預(yù)定的閾值 進(jìn)行二值化，如圖5(a)所示，閾值以上的（滿足預(yù)定的條件）點(diǎn)被決定為穿刺針3的候選點(diǎn) (xi，zi)(檢測候選區(qū)域的像素）。候選點(diǎn)(xi，zi)-般無法清楚地示出超聲波圖像中的與穿 刺針3的整體位置對(duì)應(yīng)的范圍(針位置范圍），屢屢離散地決定。
[0120] 接著，一般鑒于穿刺針3為直線形狀的情況，通過霍夫變換而進(jìn)行該候選點(diǎn)根據(jù)該 穿刺針3的形狀而密集在同一直線上的該直線的檢測（圖5 (b))。在使用長度變量P和角度變 量Θ通過P = xi · cos0+zi · sin0表示了各候選點(diǎn)（xi，zi)的情況下，滿足該算式的(ρ，θ)的 組合分別表示從原點(diǎn)向穿過候選點(diǎn)(xi，zi)的直線的垂線的長度、和由X軸和該直線構(gòu)成的 角度。從而，有從最多的候選點(diǎn)(xi，zi)的投票的點(diǎn)(Ρ〇，θ〇)，表示穿過這些候選點(diǎn)上的合理 的直線(候選線）（圖5(c))。
[0121] 此外，作為檢測線段而非直線的方法，有概率性霍夫變換。在該概率性霍夫變換 中，從隨機(jī)選擇的點(diǎn)群中通過霍夫變換而檢測出候選線之后，確認(rèn)該選擇的線群在候選線 上的存在范圍。由此，通過在候選線上決定起點(diǎn)和終點(diǎn)，作為結(jié)果，能夠檢測出線段(長度）。
[0122] 這時(shí)，在除了穿刺針3之外還存在直線狀地排列的候選點(diǎn)的情況下，不一定要縮減 為一個(gè)候選線，也可以保留多個(gè)候選線。此外，在能夠基于其他方法而預(yù)先推測穿刺針3的 位置的情況下，也可以基于該推測而從多個(gè)中選擇穿刺針3的候選線。
[0123] 若檢測出候選線，則根據(jù)該候選線的可信度等而決定該候選線的強(qiáng)調(diào)程度（圖5 (d))。即，在留有多條候選線的情況下，也能夠在符合穿刺針3的可能性高的候選線和可能 性低的候選線中改變強(qiáng)調(diào)的程度。
[0124] 下面，說明診斷用圖像中的穿刺針3的強(qiáng)調(diào)顯示。
[0125] 在本實(shí)施方式的超聲波診斷裝置U中，關(guān)于對(duì)診斷用圖像所選擇的候選線上的穿 刺針3合理存在的范圍，以與該合理度相應(yīng)的強(qiáng)調(diào)度對(duì)診斷用圖像疊加強(qiáng)調(diào)顯示，從而進(jìn)行 穿刺針3的強(qiáng)調(diào)顯示。
[0126] 圖6是用于說明穿刺針3的強(qiáng)調(diào)處理的圖。
[0127] 如上所述，在使用霍夫變換而選擇的候選線L中，兩端均沒有決定，因而無法確定 穿刺針3的前端位置。此外，穿刺針3的前端部因其形狀等而導(dǎo)致與穿刺針3的其他部分相比 超聲波的散射更多，反射波進(jìn)一步變少，因而有時(shí)很難鑒別。此外，在該前端部的前方存在 噪聲或者存在對(duì)超聲波進(jìn)行反射的其他構(gòu)造的情況下，有時(shí)會(huì)錯(cuò)誤識(shí)別為該位置是前端從 而成為與準(zhǔn)確的范圍不同的強(qiáng)調(diào)顯示。因此，在本實(shí)施方式的超聲波診斷裝置U中，基于在 候選線L的選擇中使用的候選點(diǎn)的分布狀況，尤其是集合的狀態(tài)(集合的中心位置或集合程 度等），一邊在合理的穿刺針3的范圍中改變強(qiáng)調(diào)的程度，一邊進(jìn)行強(qiáng)調(diào)顯示(強(qiáng)調(diào)抑制）。
[0128] 在圖6所示的圖中，用圓圈（0 )示意性地示出的候選點(diǎn)在候選線L上偏向左側(cè)而分 布。此外，在用加號(hào)(+ )示出的穿刺針3的實(shí)際的前端位置附近，候選點(diǎn)比左端附近少，進(jìn)而， 在該前端位置的前方(右側(cè))也存在少量的候選點(diǎn)。
[0129] 在此，例如，首先對(duì)候選線上的所有候選點(diǎn)（xi，zi)(Ki<N)，以各候選點(diǎn)（xi， zi)中的特征量ω i = sc(Xi，zi)分別進(jìn)行加權(quán)而計(jì)算加權(quán)平均位置(xc，zc)。即，使用滿足1 的N個(gè)候選點(diǎn)（xi，zi)以及N個(gè)特征量ω i，通過xc = Σ(ω；? · xi)/E(wi)、zc=E (coi · Zi)/E(?i)而求出加權(quán)平均位置(xc，zc)。然后，以該加權(quán)平均位置為基準(zhǔn)，以預(yù)定 的濾波器使強(qiáng)調(diào)程度減少。作為濾波器，不特別限定，但例如也可以使用高斯窗或漢明窗等 的窗函數(shù)，窗的寬度可以是診斷用圖像內(nèi)的候選線的長度而與實(shí)際的候選點(diǎn)的分布無關(guān)， 或者是根據(jù)候選線上的候選點(diǎn)的方差值(標(biāo)準(zhǔn)偏差)而決定的值。此外，方差值可以相對(duì)于 加權(quán)平均位置在左側(cè)和右側(cè)單獨(dú)算出，也可以除了方差值之外還求出偏斜度或峰度等而使 用。此外，這些窗函數(shù)也可以根據(jù)候選點(diǎn)的數(shù)目或分布而從多個(gè)列表中選擇適當(dāng)?shù)拇昂瘮?shù)。
[0130] 此外，為了更加應(yīng)對(duì)穿刺針3的存在范圍，也可以按預(yù)定尺寸的范圍而求出候選點(diǎn) 的提取密度，對(duì)于與包含加權(quán)平均位置的范圍的密度相比為預(yù)定的比例以上的密度的范 圍，不降低強(qiáng)調(diào)的程度。尤其，在穿刺針3橫穿診斷用圖像的一個(gè)端部而包含在診斷用圖像 中的情況下，也可以不抑制從加權(quán)平均位置到該端部之間的穿刺針3的強(qiáng)調(diào)程度?；蛘?，由 于候選線L上的候選點(diǎn)的數(shù)目一般隨著穿刺針3的存在范圍變長而變得越多，因而也可以根 據(jù)該候選點(diǎn)的數(shù)目而決定不降低強(qiáng)調(diào)的程度的范圍，或者改變?yōu)V波器的窗口寬度。
[0131]此外，在該方法中候選點(diǎn)的提取范圍和非提取范圍被清楚地劃分的情況下，也可 以單純地將該邊界作為穿刺針3的前端，進(jìn)而，也可以采用其他方法或者并用其他方法而估 計(jì)前端位置，并設(shè)定與加權(quán)平均位置和該位置的長度相應(yīng)的窗口的寬度。
[0132] 圖7是表示穿刺針3的前端位置的估計(jì)所涉及的一例的圖。
[0133] 當(dāng)存在在對(duì)于大致靜止的被檢體刺入穿刺針3的過程中的不同的定時(shí)所取得的兩 張?jiān)\斷用圖像I(t)、I(t_l)的情況下，通過生成它們的差圖像D(t)，從而只有移動(dòng)的穿刺針 3的前端部分作為非零的差值而呈現(xiàn)。
[0134] 圖8是表示穿刺針3的前端位置的估計(jì)所涉及的第2例的圖。
[0135] 在此，通過取對(duì)多個(gè)幀的診斷用圖像分別設(shè)定的預(yù)定尺寸的區(qū)域內(nèi)的像素值的相 關(guān)，從而獲得表示該相關(guān)值的分布的相關(guān)圖圖像R(t)。例如，將診斷用圖像I(t)中的以坐標(biāo) (x，y)為中心的預(yù)定尺寸的關(guān)心區(qū)域a(x，y，t)分別對(duì)各像素位置的坐標(biāo)(x，y)進(jìn)行設(shè)定，并 且，設(shè)定前一幀的診斷用圖像I(t-l)中的以該坐標(biāo)(x，y)為中心的相同尺寸的關(guān)心區(qū)域b (^74-1)，從而使用這兩個(gè)區(qū)域&、13內(nèi)的各像素值來計(jì)算相關(guān)系數(shù)以1， 7,〇(互相關(guān)系 數(shù)）。在穿刺針3移動(dòng)的情況下，包含該區(qū)域的關(guān)心區(qū)域a、b之間的相關(guān)系數(shù)r(x，y，t)的值會(huì) 變小，從而推測穿刺針3的前端位置。
[0136] 圖9是表示穿刺針3的前端位置的估計(jì)所涉及的第3例的圖。
[0137] 在此，計(jì)算不同的定時(shí)的多次(k+Ι次）的診斷用圖像I(t)~I(t-k)中的同一像素 位置下的像素值的方差值，從而生成像素值方差圖像S(t)。另外，也可以取代方差值而使用 標(biāo)準(zhǔn)偏差。其結(jié)果，在這些診斷用圖像I(t)~I(t-k)中穿刺針3移動(dòng)的路徑中，通過像素值 (亮度)暫時(shí)性地變化而導(dǎo)致方差值變大，從而推測穿刺針3的前端位置。
[0138] 圖10是表示穿刺針3的前端位置的估計(jì)所涉及的第4例的圖。
[0139] 在此，除了圖7所示的不同的幀之間的差值構(gòu)成的差圖像D(t)之外，還求出（k+1) 幀量的方差圖像SD(t)。即，計(jì)算k張差圖像D(t)~D(t-k)的同一像素位置中的像素值的方 差值，根據(jù)存在非零的方差值的位置而推測穿刺針3的前端位置。
[0140]在通過這些圖像處理來推測穿刺針3的前端位置的情況下，抑制對(duì)根據(jù)上述的加 權(quán)平均位置所推測的前端位置施加的強(qiáng)調(diào)程度的減少，能夠設(shè)定窗口使得前端位置的與加 權(quán)平均位置相反側(cè)中的強(qiáng)調(diào)程度的減少變大。例如，在能夠相對(duì)精度良好地獲得前端位置 的情況下，在決定強(qiáng)調(diào)范圍和強(qiáng)調(diào)的程度時(shí)使用的窗函數(shù)可以是矩形窗或者與其相近的 窗。
[0141] 圖11是表示在本實(shí)施方式的超聲波診斷裝置U中所鑒別的穿刺針3的位置的強(qiáng)調(diào) 顯示例的圖。
[0142] 如上所述，在圖5(d)中決定的強(qiáng)調(diào)程度根據(jù)候選線L上的候選點(diǎn)的分布(集合的狀 態(tài))而被抑制，在診斷用圖像的靠右，如圖11(a)所示，決定為強(qiáng)調(diào)顯示變淡。并且，該強(qiáng)調(diào)顯 示被疊加在原來的診斷用圖像而生成輸出圖像圖11(b)。該強(qiáng)調(diào)顯示通過設(shè)為與原來的診 斷用圖像的色調(diào)（例如，黑白顯示）不同的色調(diào)（例如，藍(lán)色等），從而能夠使其更明顯地進(jìn) 行。
[0143] 圖12是表示本實(shí)施方式的超聲波診斷裝置U中的穿刺針檢測強(qiáng)調(diào)處理的控制步驟 的流程圖。
[0144] 如上所述，該處理由控制部11或者圖像處理部16的CPU執(zhí)行。
[0145] 如果穿刺針檢測顯示處理開始，則CPU在檢測圖生成部162中，根據(jù)與通常的B模式 同樣取得的被檢體的二維構(gòu)造圖像(診斷用圖像），分別計(jì)算各像素位置的特征量sc，并與 像素位置信息對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)(步驟SlOlhCPU對(duì)該特征量sc進(jìn)一步處理而求出偏微分值ds，從而 生成穿刺針3的檢測圖數(shù)據(jù)(步驟S102)<XPU將該檢測圖數(shù)據(jù)的各值與預(yù)定的基準(zhǔn)值進(jìn)行比 較而提取穿刺針3的范圍的候選點(diǎn)。
[0146] CPU在穿刺針鑒別部163中，針對(duì)所提取的候選點(diǎn)實(shí)施霍夫變換，檢測出直線(步驟 S111)。CPU根據(jù)該檢測出的直線，決定成為穿刺針3的候選的候選線(步驟SI 12)。這時(shí)，若有 可能，則CPU-并確定穿刺針3的前端位置。CPU決定成為用于對(duì)候選線進(jìn)行強(qiáng)調(diào)顯示的基準(zhǔn) 的強(qiáng)調(diào)程度(步驟S113)。
[0147] CPU在強(qiáng)調(diào)處理部164中，計(jì)算進(jìn)行強(qiáng)調(diào)顯示的位置、范圍或強(qiáng)調(diào)程度的分布所涉 及的參數(shù)(步驟S12DXPU根據(jù)候選線中作為與穿刺針3對(duì)應(yīng)的范圍的合理度而決定強(qiáng)調(diào)范 圍的抑制模式(步驟S122)<XPU生成反映了所決定的抑制模式的強(qiáng)調(diào)圖（步驟S123)，并將該 生成的強(qiáng)調(diào)圖疊加到原來的診斷用圖像(步驟S124)。然后，CPU將穿刺針3被強(qiáng)調(diào)的超聲波 圖像存儲(chǔ)到存儲(chǔ)部161，結(jié)束穿刺針檢測強(qiáng)調(diào)處理。
[0148] 如上所述，本實(shí)施方式的超聲波診斷裝置U是，基于在被檢體內(nèi)部反射而接收的超 聲波信號(hào)，生成該被檢體內(nèi)部的超聲波圖像的超聲波診斷裝置U，其包括:作為針位置決定 部的檢測圖生成部162以及穿刺針鑒別部163,對(duì)于超聲波圖像的各區(qū)域，關(guān)于沿著被射入 被檢體的超聲波的射入方向的超聲波信號(hào)的分布，取得比判斷對(duì)象的區(qū)域更深的區(qū)域中的 信號(hào)強(qiáng)度所涉及的深部特征值即亮度的最大值、和比該判斷對(duì)象的區(qū)域更淺的區(qū)域中的信 號(hào)強(qiáng)度所涉及的淺部特征值即亮度的平均值，基于這些深部特征值和淺部特征值而決定被 刺入到被檢體內(nèi)部的穿刺針3的位置；以及強(qiáng)調(diào)處理部164,進(jìn)行用于強(qiáng)調(diào)超聲波圖像中的 針位置范圍的處理。
[0149] 從而，對(duì)于所射入的超聲波反映因穿刺針3而產(chǎn)生的陰影的區(qū)域(聲影）中的亮度 的降低，容易決定成為該陰影的區(qū)域的邊界的穿刺針3的位置，因而不會(huì)使結(jié)構(gòu)、處理內(nèi)容 比以往更復(fù)雜，能夠容易且更準(zhǔn)確地檢測出穿刺針3。
[0150] 此外，即使在存在對(duì)超聲波進(jìn)行反射的其他構(gòu)造物等的情況下，也能夠比以往更 高精度地使用穿刺針3的位置中的陰影的區(qū)域的邊界而決定穿刺針3的位置。
[0151] 此外，檢測圖生成部162將淺部特征值和深部特征值的差作為特征量sc，并基于該 特征量sc而決定被刺入被檢體Q的內(nèi)部的穿刺針3的位置。從而，不會(huì)使處理變得復(fù)雜，能夠 通過簡單的計(jì)算，在涉及超聲波通常會(huì)射入的區(qū)域和成為穿刺針3的陰影的區(qū)域的超聲波 強(qiáng)度的分布中，進(jìn)行穿刺針3的定位。
[0152] 此外，檢測圖生成部162基于淺部特征值和深部特征值的差關(guān)于深度方向的變化 率所涉及的值即偏微分值ds，決定被刺入被檢體Q的內(nèi)部的穿刺針3的位置。從而，線狀地容 易且準(zhǔn)確地檢測出因穿刺針3而產(chǎn)生的陰影的邊界中的特征量sc的躍變，能夠高精度地決 定穿刺針3的位置。
[0153] 此外，檢測圖生成部162取得與比所述判斷對(duì)象的區(qū)域更淺的方向的各區(qū)域中的 信號(hào)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的值的平均值、最頻值、或者中值的任一個(gè)，作為淺部特征值。通過將這樣的 代表淺部區(qū)域的統(tǒng)計(jì)值設(shè)為淺部特征值，處理變得容易，并且能夠在超聲波信號(hào)的分布整 體的內(nèi)部容易適當(dāng)?shù)貨Q定穿刺針3的位置。
[0154]此外，檢測圖生成部162取得與比判斷對(duì)象的區(qū)域更深的方向的各區(qū)域中的信號(hào) 強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的值的最大值，作為深部特征值。從而，通過該深部特征值能夠容易判斷是否在比 穿刺針3的位置更深的位置中僅代表因該穿刺針3的陰影而導(dǎo)致超聲波強(qiáng)度減少的區(qū)域。
[0155] 此外，檢測圖生成部162提取深部特征值和淺部特征值的差異滿足預(yù)定的條件的 多個(gè)候選點(diǎn)，并基于該多個(gè)候選點(diǎn)決定所述穿刺針的位置。即，由于能夠容易且比以往高精 度地提取出候選點(diǎn)，因而能夠根據(jù)這些候選點(diǎn)更加準(zhǔn)確地決定穿刺針3的位置。
[0156] 此外，由于多個(gè)候選點(diǎn)以超聲波圖像的像素為單位進(jìn)行設(shè)定，因而能夠以與通常 的圖像處理同樣的結(jié)構(gòu)容易地進(jìn)行處理而進(jìn)行穿刺針3的鑒別以及強(qiáng)調(diào)所涉及的處理。
[0157] 此外，包括進(jìn)行超聲波信號(hào)的發(fā)送接收的振子排列21、和對(duì)基于振子排列21的發(fā) 送接收范圍進(jìn)行控制的控制部ll(CPU)，控制部11在檢測圖生成部162提取多個(gè)候選點(diǎn)且穿 刺針鑒別部163鑒別穿刺針3而決定其位置的超聲波圖像的取得時(shí)，與不提取多個(gè)候選點(diǎn)且 不決定穿刺針3的位置的超聲波圖像的取得時(shí)相比，使在穿刺針3的長度方向和垂直的寬度 方向上射入超聲波的寬度變窄。
[0158] 從而，只有在進(jìn)行穿刺針3的拍攝時(shí)，將超聲波的發(fā)送寬度變窄，使得S/N比不會(huì)因 從穿刺針3的兩側(cè)傳播的超聲波的強(qiáng)度與傳播被穿刺針3妨礙的超聲波的強(qiáng)度之比而變差， 從而能夠輸出與照顧到在通常的圖像的取得中畫質(zhì)或靈敏度不會(huì)降低的適當(dāng)?shù)膱D像、和穿 刺針3所需的靈敏度分別相應(yīng)的適當(dāng)?shù)某暡ā?br>[0159] 此外，由于將所鑒別的穿刺針3的形狀作為直線形狀而決定穿刺針3的位置，因而 基于提取出的候選點(diǎn)而檢測在檢測圖上直線狀地配置的候選點(diǎn)，從而能夠容易檢測出適當(dāng) 的直線而鑒別穿刺針3。
[0160][第2實(shí)施方式]
[0161]下面，說明本發(fā)明的超聲波診斷裝置的第2實(shí)施方式。
[0162] 該第2實(shí)施方式的超聲波診斷裝置U的結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施方式的超聲波診斷裝置相 同，設(shè)為使用相同的標(biāo)號(hào)而省略說明。
[0163] 下面，說明第2實(shí)施方式的超聲波診斷裝置U中的穿刺針3的檢測方法。
[0164] 在該第2實(shí)施方式的超聲波診斷裝置U中，主要使用深部特征值來鑒別穿刺針3的 位置。
[0165] 圖13是表示對(duì)于深度方向的淺部特征值sa、深部特征值sm、特征量sc、以及偏微分 值ds的變化例的示意圖。
[0166] 如上所述，在比穿刺針3還要深的位置中，因聲影而導(dǎo)致反射波強(qiáng)度大的部分消 失。其結(jié)果，在比穿刺針3的位置更深的位置中，最大值急劇變小，從而深部特征值sm驟減。 另一方面，淺部特征值sa在比穿刺針3的位置更深的位置中，根據(jù)深度而逐漸減少。
[0167] 從而，根據(jù)圖13可知，對(duì)偏微分值ds的增大作用最大的是深部特征值sm，根據(jù)該深 部特征值sm在深度方向上的偏微分值dsm=&m./&=sm (x0，z0)-sm(x0，z〇-l)，也能夠在 穿刺針3的位置上得到極大值。
[0168] 但是，當(dāng)存在穿刺針3以外的超聲波的反射源Po時(shí)，尤其是反射源Po處于比穿刺針 3更深的位置時(shí)，偏微分值dsm較大的地點(diǎn)在穿刺針3的位置以外也容易產(chǎn)生。噪聲或局部的 反射源通常會(huì)通過霍夫變換在候選線的提取時(shí)被排除，但骨頭等尤其是直線狀的物體成為 超聲波的反射源的情況下很難輕易區(qū)分。因此，在該第2實(shí)施方式的超聲波診斷裝置U中，在 這樣的情況下輔助地使用淺部特征值sa。
[0169] 作為淺部特征值sa的輔助性的利用方法，例如可舉出在上述的偏微分值dsm上乘 以或者相加(減去)淺部特征值sa。并且此時(shí)，能夠?qū)ζ⒎种礵sm或淺部特征值sa乘以預(yù)定 的系數(shù)α而改變對(duì)于偏微分值dsm的影響比例。由于穿刺針3的刺入位置是比骨頭的位置更 淺的范圍，因而通過對(duì)偏微分值dsm施加淺部特征值sa變小的深部中的特征量相對(duì)變小的 校正，從而區(qū)分穿刺針3和骨頭。在本實(shí)施方式的超聲波診斷裝置U中，利用特征量sc2 = sa X (-dsm)或特征量sc3 = α X sa-dsm而鑒別穿刺針3的位置。
[0170]圖14是表示對(duì)于深度方向的淺部特征值sa、深部特征值sm、偏微分值dsm、以及特 征量sc2、sc3的變化的例子的示意圖。
[0171] 如圖14(a)所示，在比穿刺針3的位置更深的位置上存在骨頭P時(shí)，即使是在該位置 上超聲波也能夠集中反射，因而反射波強(qiáng)度變大，其結(jié)果，如圖14(b)所示，深部特征值sm在 穿刺針3的位置和骨頭P的位置這兩處產(chǎn)生較大的差，從而根據(jù)情況有時(shí)會(huì)難以區(qū)分偏微分 值dsm極大的哪一個(gè)是穿刺針3的位置。此外，若直線狀地連續(xù)的部分的長度變大，則利用霍 夫變換決定適當(dāng)?shù)暮蜻x線變得更難。
[0172] 這時(shí)，若如圖14(c)所示那樣算出特征量sc2、sc3,則對(duì)于相等的偏微分值dsm的峰 值，越深的位置的峰值則與淺部特征值sa相應(yīng)的權(quán)重變得越小(越輕），因而在特征量sc2、 sc3上產(chǎn)生差而更加容易且準(zhǔn)確地鑒別穿刺針3的位置。
[0173] 如上所述，第2實(shí)施方式的超聲波診斷裝置U是，基于在被檢體Q的內(nèi)部被反射而接 收的超聲波信號(hào)，生成該被檢體Q的內(nèi)部的超聲波圖像的超聲波診斷裝置U，其包括:作為針 位置決定部的檢測圖生成部162以及穿刺針鑒別部163,對(duì)于超聲波圖像的各區(qū)域，關(guān)于沿 著被射入被檢體Q的超聲波的射入方向、即被檢體Q的深度方向的超聲波信號(hào)的分布，取得 比判斷對(duì)象的區(qū)域更深的區(qū)域中的信號(hào)強(qiáng)度所涉及的深部特征值sm，基于該深部特征值sm 而決定被刺入到被檢體Q的內(nèi)部的穿刺針3的位置；以及強(qiáng)調(diào)處理部164,進(jìn)行用于強(qiáng)調(diào)超聲 波圖像中的針位置范圍的處理。
[0174]從而，對(duì)于所射入的超聲波反映因穿刺針3而產(chǎn)生的陰影的區(qū)域(聲影）中的亮度 的降低，通過根據(jù)該陰影的區(qū)域的邊界而適當(dāng)?shù)刈兓钠⒎种礵sm而容易決定穿刺針3的 位置，因而不會(huì)使結(jié)構(gòu)或處理內(nèi)容比以往更復(fù)雜，能夠容易且更準(zhǔn)確地檢測出穿刺針3。
[0175] 此外，針位置決定部(檢測圖生成部162以及穿刺針鑒別部163)將深部特征值sm關(guān) 于射入方向的變化率所涉及的值即偏微分值dsm作為預(yù)定的特征量，基于該預(yù)定的特征量 而決定穿刺針3的位置。從而，通過偏微分值dsm適當(dāng)?shù)靥崛￡幱暗倪吔?，容易且適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行 穿刺針3的檢測。
[0176] 此外，檢測圖生成部162以及穿刺針鑒別部163將深部特征值sm的變化率所涉及的 值即偏微分值dsm與淺部特征值sa的積作為預(yù)定的特征量sc2,基于該特征量sc2決定穿刺 針3的位置。這樣，通過淺部特征值sa對(duì)于深部特征值sm作為加權(quán)系數(shù)而輔助地使用，從而 能夠更加容易且可靠地進(jìn)行穿刺針3的定位。
[0177] 此外，或者，檢測圖生成部162以及穿刺針鑒別部163將深部特征值sm的變化率所 涉及的值即偏微分值dsm、與對(duì)淺部特征值sa乘以了預(yù)定的系數(shù)α(設(shè)為預(yù)定的系數(shù)倍)的值 之和作為預(yù)定的特征量sc3,基于該特征量sc3而決定被刺入到被檢體內(nèi)部的穿刺針3的位 置。即使是在該情況下，也通過同樣輔助性地使用淺部特征值sa，能夠更加容易且可靠地進(jìn) 行基于深部特征值sm的穿刺針3的定位。
[0178] 另外，本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，能夠進(jìn)行各種變更。
[0179]例如，在上述實(shí)施方式中，以像素為單位提取候選點(diǎn)而進(jìn)行了穿刺針3的鑒別，但 也可以一邊并用以大于像素的單位等作為最小單位而使隨機(jī)噪聲等減少的處理，一邊進(jìn)行 穿刺針3的檢測。
[0180] 此外，在上述實(shí)施方式中，使用霍夫變換進(jìn)行了與穿刺針3的形狀相應(yīng)的直線的檢 測，但也可以使用其他方法進(jìn)行直線的檢測，也可以不假定直線，而是將深部特征值和淺部 特征值變化的邊界位置原樣或者用曲線等進(jìn)行連接而決定為穿刺針3的位置。此外，即使穿 刺針3不是直線也能夠檢測出與該形狀相應(yīng)的形狀的區(qū)域。
[0181] 此外，在上述實(shí)施方式中，分別使用了比判斷對(duì)象的像素更淺的區(qū)域的亮度的平 均值(或者，中值或最頻值等代表亮度分布的統(tǒng)計(jì)值）、以及較深的區(qū)域的亮度的最大值，但 不限于此。關(guān)于較深的區(qū)域的亮度也同樣，可以使用平均值，或者除了最大值之外還使用多 個(gè)像素的平均值等，此外，也可以是能夠根據(jù)診斷用圖像的取得位置等而選擇適當(dāng)?shù)闹?。?外，在上述實(shí)施方式中，在診斷用圖像的范圍內(nèi)，將沿著超聲波的射入方向的所有像素均等 地作為平均值以及最大值的計(jì)算對(duì)象，但也可以賦予權(quán)重。
[0182] 此外，在上述實(shí)施方式中，作為偏微分值，只取了相鄰像素間的差，但也可以使用 向前差和向后差的平均值，或者求出多個(gè)像素內(nèi)的平均的變化量而利用。
[0183] 此外，在上述實(shí)施方式中，將偏微分值ds進(jìn)行二值化后作為穿刺針3的位置的候選 點(diǎn)，并使用這些候選點(diǎn)進(jìn)行了直線的檢測，但也可以不依賴二值化，而是通過相鄰的像素之 間或沿著超聲波的射入方向的像素之間的偏微分值ds的關(guān)系來決定候選點(diǎn)。或者，也可以 不設(shè)為兩個(gè)階段的處理，而是一邊計(jì)算偏微分值ds，一邊隨時(shí)排除判斷為不對(duì)應(yīng)穿刺針3的 位置的像素位置。
[0184] 此外，在診斷用圖像內(nèi)從一開始就清楚地包含著與陰影無關(guān)的構(gòu)造的情況下，也 可以在進(jìn)行排除該構(gòu)造范圍或?yàn)V波的處理等之后進(jìn)行穿刺針3的檢測。
[0185] 此外，在上述第2實(shí)施方式中，設(shè)為在以深部特征值sm的穿刺針3的定位不容易時(shí) 輔助性地使用淺部特征值sa，但也可以從一開始就通過深部特征值sm和淺部特征值sa來進(jìn) 行上述的處理，從而更可靠地進(jìn)行穿刺針3的定位。
[0186] 除此之外，在上述實(shí)施方式中示出的具體的構(gòu)造、處理內(nèi)容或步驟等的細(xì)節(jié)在不 脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)能夠適當(dāng)?shù)刈兏?br>【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種超聲波診斷裝置，基于在被檢體內(nèi)部被反射而接收的超聲波信號(hào)，生成該被檢 體內(nèi)部的超聲波圖像，其特征在于，所述超聲波診斷裝置包括： 針位置決定部，對(duì)于所述超聲波圖像的各區(qū)域，關(guān)于沿著被射入所述被檢體的超聲波 的射入方向的所述超聲波信號(hào)的分布，取得比判斷對(duì)象的區(qū)域更深的區(qū)域中的信號(hào)強(qiáng)度所 涉及的深部特征值，并基于該深部特征值而決定被刺入到所述被檢體內(nèi)部的穿刺針的位 置；以及 針強(qiáng)調(diào)處理部，進(jìn)行用于強(qiáng)調(diào)在所述超聲波圖像中決定的所述穿刺針的位置的處理。2. 如權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 所述針位置決定部將所述深部特征值關(guān)于所述射入方向的變化率所涉及的值作為預(yù) 定的特征量，基于該預(yù)定的特征量而決定所述穿刺針的位置。3. 如權(quán)利要求1所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 所述針位置決定部取得所述深部特征值、和比所述判斷對(duì)象的區(qū)域更淺的區(qū)域中的信 號(hào)強(qiáng)度所涉及的淺部特征值，并基于所述深部特征值以及所述淺部特征值，決定被刺入到 所述被檢體內(nèi)部的穿刺針的位置。4. 如權(quán)利要求3所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 所述針位置決定部將所述深部特征值關(guān)于所述射入方向的變化率所涉及的值與所述 淺部特征值的積作為預(yù)定的特征量，基于該預(yù)定的特征量而決定所述穿刺針的位置。5. 如權(quán)利要求3所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 所述針位置決定部將所述深部特征值關(guān)于所述射入方向的變化率所涉及的值、與將所 述淺部特征值設(shè)為預(yù)定的系數(shù)倍后的值之和作為預(yù)定的特征量，基于該預(yù)定的特征量而決 定被刺入到所述被檢體內(nèi)部的穿刺針的位置。6. 如權(quán)利要求3所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 所述針位置決定部將所述深部特征值和所述淺部特征值的差異作為預(yù)定的特征量，基 于該預(yù)定的特征量而決定被刺入到所述被檢體內(nèi)部的穿刺針的位置。7. 如權(quán)利要求6所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 所述針位置決定部基于所述預(yù)定的特征量關(guān)于所述射入方向的變化率所涉及的值，決 定被刺入到所述被檢體內(nèi)部的穿刺針的位置。8. 如權(quán)利要求3~7的任一項(xiàng)所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 所述針位置決定部取得與比所述判斷對(duì)象的區(qū)域更淺的方向的各區(qū)域中的信號(hào)強(qiáng)度 對(duì)應(yīng)的值的平均值、最頻值、或者中值的任一個(gè)，作為所述淺部特征值。9. 如權(quán)利要求1~8的任一項(xiàng)所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 所述針位置決定部取得與比所述判斷對(duì)象的區(qū)域更深的方向的各區(qū)域中的信號(hào)強(qiáng)度 對(duì)應(yīng)的值的最大值，作為所述深部特征值。10. 如權(quán)利要求2、4~7的任一項(xiàng)所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 所述針位置決定部將所述預(yù)定的特征量滿足預(yù)定的條件的多個(gè)所述區(qū)域作為檢測候 選區(qū)域而提取，并基于該檢測候選區(qū)域而決定所述穿刺針的位置。11. 如權(quán)利要求10所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 所述多個(gè)檢測候選區(qū)域以所述超聲波圖像的像素為單位進(jìn)行設(shè)定。12. 如權(quán)利要求1~11的任一項(xiàng)所述的超聲波診斷裝置，其特征在于，包括： 發(fā)送接收部，進(jìn)行所述超聲波信號(hào)的發(fā)送接收；以及 發(fā)送接收控制部，控制該發(fā)送接收部的發(fā)送接收范圍， 在取得用于所述針位置決定部決定所述穿刺針的位置的超聲波圖像時(shí)，與取得不進(jìn)行 所述穿刺針的位置的決定的超聲波圖像時(shí)相比，所述發(fā)送接收控制部使所述超聲波向與所 述穿刺針的長度方向垂直的寬度方向射入的寬度變窄。13.如權(quán)利要求1~12的任一項(xiàng)所述的超聲波診斷裝置，其特征在于， 所決定的所述穿刺針的形狀是直線形狀。
【文檔編號(hào)】G01N29/44GK106037820SQ201610011440
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年1月8日 公開號(hào)201610011440.6, CN 106037820 A, CN 106037820A, CN 201610011440, CN-A-106037820, CN106037820 A, CN106037820A, CN201610011440, CN201610011440.6
【發(fā)明人】武田義浩, 高木一也, 色摩讓, 堀內(nèi)亮
【申請(qǐng)人】柯尼卡美能達(dá)株式會(huì)社