超声波诊断系统及其图像数据收集方法

专利名称：超声波诊断系统及其图像数据收集方法
技术领域：
在超声波诊断系统中，从内置于超声波探测器的头部中的 超声波振子(以下简称为振子)向被检体放射超声波，利用上述振动 元件来接收根据被检体组织的音响阻抗(impedances)的差异而产生 的反射波，对该接收数据进行图像处理并显示在监视器上。超声波诊 断系统可通过比较简单的操作容易地取得实时的二维图像数据。在经食道超声波诊断中所使用的多平面型超声波探测器 具备配列在内窥镜那样的具有可挠性的引导管的前端头部中的多个 振子。通过以与该多个振子的配列面(i.e.,超声波放射面)垂直的轴 为中心，使振子转动，从而可以收集任意的图像数据收集剖面(以下 简称为"扫描平面，，)中的图像数据。另一方面，在经食道超声波诊断 中，由于向限于食道内那样的狭窄的区域插入振子，所以无法如内窥 镜那样通过角度操作使振子配列面转动来向期望方向设定扫描平面。 电动机驱动多平面型超声波探测器使用电动机使振子转动来将扫描 平面设定到期望的方向，所以操作性优良，可以容易且准确地取得心 脏区域等中的各种疾患的诊断中所需的图像数据，对经食道超声波诊 断是极其有用的。图l是本发明的具有电动机驱动多平面型超声波探测器的 超声波诊断系统的一个实施例的外观图。
0019图2是示出具有

图1所示的电动机驱动多平面型超声波探 测器的超声波诊断系统的整体结构的框图。图12是示出图6所示的超声波探测器把持部的变形例的图。
0030图13是示出图3的超声波探测器的变形例的图。
具体实施例方式另一方面，回转机构控制部6的回转模式切换判定部61 利用从超声波探测器1的回转指示部13供给的回转指示信号来判断 转动方向(图9,步骤S4， CCW)，根据从回转角度检测部15供给 的当前的头部11的回转角度<D，判定是否需要从CCW方向的标准 回转模式切换到CW方向的反转回转模式(图9，步骤S6)。当头部 ll未达到反转目标角度、即回转角度必为0><O2时，回转模式切换 判定部61进行CCW方向标准回转模式继续的判定(图9，步骤S7)。 基于该判定结果，回转参数设定部62生成用于以回转速度VI进行与 CCW方向对应的标准回转模式的回转的控制信号，供给到超声波探 测器1的回转机构驱动部14。回转机构驱动部14按照该回转速度控 制信号对回转机构部12进行驱动，^使头部11以回转速度VI沿着 CCW方向以标准回转模式回转。即，在与沿着CCW方向回转的头 部11的回转角度①对应的扫描平面中收集图像数据，显示二维图像。
[0059另一方面，在由回转角度检测部15检测出的当前的头回 转角度①达到(0 = 02)或超过CCW方向回转角度的情况下(图9, 步骤S5)，根据来自回转参数设定部62的控制信号，回转机构驱动部14使头部11以回转速度V2沿着CW方向以反转回转模式回转。 即，接收到回转角度0 = 0)2的信息和CCW指示信号的回转机构控 制部6的回转模式切换判定部61判定为从CCW方向标准回转模式 切换到CW方向反转回转模式。回转机构控制部6的回转参数设定部 62根据该判定结果，设定向CW方向反转回转模式的切换设定、以 及回转速度V2以及反转后的回转角度①2Y，向超声波探测器1的回 转机构驱动部14供给根据这些驱动参数生成的控制信号。
[0060即，回转参数设定部62向超声波探测器1的回转机构驱 动部14供给以回转速度V2沿着CW方向以反转回转模式进行的回 转速度控制信号，回转机构驱动部14按照该回转速度控制信号对回 转机构部12进行驱动。回转机构驱动部14在接收到该CW反转回转 模式的控制信号时，对回转机构部12进行驱动，使头部ll以回转速 度V2沿着CW方向反转，直到该回转角度O)达到①2Y为止。
[0061在头反转回转之后，进而，由回转指示部13继续输入用 于收集与沿着CW方向反转的角度①2Y邻接的回转角度(①2Y-" A0) 中的图像数据的标准回转模式指示信号。即，在当沿着CW方向回转 的头部11的回转角度①达到€>2Y的时刻，由回转指示部13进一步 输入CCW指示信号的情况下，头部11以CW方向反转回转模式反 转到0)2Y之后，再次自动地进行CCW方向标准回转模式的回转。
[0062j在与头部11的回转角度0)对应的多个扫描平面中进行图 像数据的收集和显示。即，以CCW方向标准回转模式，收集0) -①2b、
①2b + A①、①2b + 2A①、.......①2的各扫描平面中的图像数据。同
样地，在反转后的CCW方向标准回转模式中，收集①-①2Y、①2Y
+ A0>........①2x(①2x-2b + 7T-AO)的各扫描平面中的图像数据。
但是，通过切换反转后的CCW方向标准回转模式中的超声波发送接
收的顺序，上述的①-①2Y、①2Y + AO)、 ....... <D2x的各扫描平面
可以置换成0> = 0>2、①2-AO> = 0)2Y + 7r-A①、......、巾2x =①2b + ;r
-AO的扫描平面。即，在回转指示部13中继续输入CCW指示信号 的情况下，超声波探测器1的头部11通过在反转回转模式的回转之后进行标准回转模式的回转，沿着CCW方向大致连续地收集①2Y 至①2Y + tt的扫描平面中的图像数据。
[00631图9、步骤S4、 CW是沿着CW方向设定第1方向的标准 回转模式的情况。 一边使在02至①1的角度范围中可进行扫描平面 的回转的头部11沿着CW方向以AO)间隔步进回转， 一边收集多个 扫描平面中的图像数据。与上述同样地，在头部11的回转角度①到 达预先设定的CW反转角度Ol的时间点，将CW方向标准回转模式 切换到CCW方向反转回转模式，从而可以沿着CW方向大致连续地 收集超过180度的角度范围中的扫描平面的图像数据。以下的步骤由 于与上述的CCW方向的步骤重复，所以省略其说明。
[0064当在头部反转前以及反转后以标准回转模式收集图像数 据时，扫描控制单元控制成通过反转后的图像数据的收集中的超声波 发送接收的顺序相对于反转前的图像数据的收集中的超声波发送接 收的顺序反转来确保超声波扫描的顺序。即，图2的扫描控制部7通 过对发送接收部2的发送部22中的发送延迟电路222以及接收部23 中的接收延迟电路232的延迟时间进行控制，设定扫描平面中的超声 波的发送接收方向。在该情况下，反转后的标准回转模式中的必=
①2Y、 0)2Y + A①........①2的各扫描平面通过切换这些扫描平面中
的超声波发送接收的顺序，可视为0)-必2Y + ;r、02Y + 7r-AO)........
0>2Y + 7t+ (tt-AO))的扫描平面。
006S如图10所示，当针对可以回转大于等于180度的目标角 度范围€>1至0>2将反转刚完成后的回转角度①2Y设定成02Y>02、 进而将CW反转角度0 2Y设定成0>2b>0>2Y>O2，从而在向CW方 向的反转刚完成后使头部进而沿着CCW方向回转的情况下，可以防 止反复发生反回转作。因此，无需担心反转前后的图像数据中的连续 性的劣化和回转机构部以及回转机构驱动部等中的负荷的增大。进 而，还可以收集与<D = 02的扫描平面邻接的0>2-A①的扫描平面中 的图像数据。
[00661图IIA、图11B示出由显示部5的监视器54显示的显示数据的具体例。例如，在以①1、①2、 0>3........①N的顺序来进行
反转前的①2x的扫描平面中的超声波发送接收的情况下，如图11A 所示，显示出在刚要反转前的头部回转角度①2x中收集的图像数据 Da-1和表示该扫描平面角度①2x的角度图标Da-2。图IIB示出在 反转刚完成后的头部回转角度0>2Y中收集到的图像数据Db - 1和表 示该扫描平面角度02Y的角度图标Db-2。通过以ON、①N-1、 0>N
-2........①1的顺序来进行反转后的0>2b的扫描平面中的超声波发
送接收，可以取得与02x的扫描平面中的图像数据连续的0>2Y的扫 描平面中的图像数据。
[00671由于刚要反转前的头部回转角度①2X和反转刚完成后的 头部回转角度①2Y大致存在180度的差异，所以图像数据Da-1和 图像数据Db 一 1本来左右反转后显示，但如已经叙述那样反转后的图 像数据由于是切换超声波的发送接收顺序所生成的，所以可以在反转 刚完成后的02Y中的扫描平面中，取得与在刚要反转前的扫描平面 角度①2x中收集到的图像数据Da — 1连续的图像数据Db - 1 。
0068角度图标Da-2以及Db - 2中示出的扫描平面方向标志 Dm伴随针对反转前的CCW方向的头部11的回转在①1至。2的范 围内向CCW方向移动，伴随针对反转后的CCW方向的头部11的回 转在0>2Y至①2的范围内进而向CCW方向移动。通过对上迷的显示 数据追加角度图标Da-2或角度图标Db-2中的扫描平面方向标志 Dm的角度值，可以正确且容易地进行头部11的角度设定。
0069如上所述，根据本发明的实施例，当通过使配列有多个振 动元件的头部在预定的角度范围进行回转来收集多个扫描平面中的 图像数据时，如果头部的回转角度达到预先设定的反转角度，则自动 地反转180度，从而可以容易地收集与超过上述反转角度地回转或使 转动时的扫描平面相同的扫描平面中的图像数据。
[0070即，在继续输入相同的回转指示信号的情况下，头部的回 转限定于预先设定的角度范围内，但可以容易地收集超过该角度范围 的扫描平面中的图像数据。因此，通过与头部是否到达反转角度无关地继续输入与期望的回转方向对应的指示信号，可以在该回转方向上 短时间且容易地收集连续的扫描平面的图像数据，因此无需如以往那 样通过手动将扫描平面设定到期望的位置，不仅检查效率提高而且还 大幅减轻操作者的负担。
0071 l根据本发明，可以将反转回转模式的回转速度设定成比标 准回转模式的回转速度快，可以改善显示头部的刚要反转前收集到的 图像数据和反转刚完成后收集到的图像数据时的连续性。另外，反转 后的图像数据是相对于反转前的图像数据切换超声波发送接收的顺 序来接收的，所以可以观察与反转前的图像数据连续的反转后的图像 数据。另外，当连续显示头部的反转前以及反转后的标准回转模式中 的多个扫描平面中收集到的图像数据时，在直到开始反转刚完成后收 集到的图像数据的显示为止的期间，显示单元将刚要反转前收集的图 像数据作为静止图像来显示，从而维持连续性。
[0072根据本发明，由于釆用从配列在头部的多个振动元件直接 引出信号线的方式，所以可以确保小型且高可靠性。另外，由于不会 发生在使用滑环(slip ring)的方式中成为问题的滑动噪声(slipping noise),所以可以收集高质量的图像数据。
[0073在上述的实施例中，说明了标准回转模式中的头部11以 A<I 间隔步进回转的情况。当然，标准回转模式中的头部ll也可以连 续回转。另外，在使头部11向CCW方向步进回转的情况下，每当 按下回转指示部13的CCW指示按钮132时，头部11仅移动A<D， 在达到反转角度A<D的时刻，如果还按下CCW指示按钮132，则向 反转回转模式转移。与此相对，在使头部11向CCW方向连续回转 的情况下，当回转指示部13的CCW指示按钮132被按压一次时，头 部11连续回转到反转角度①2，如果达到反转角度①2，则自动地转 移到反转回转模式。
[0074图12是示出在设置于把持部154的回转指示部13中，还 设置有模式切换开关133的图。在操作者不希望自动地转移到反转回 转模式的情况下，使达到反转角度①2的头部11临时停止，对该模式切换开关133进行操作，输入向反转回转模式的转移指示信号。
[00751在本实施例中，在反转后的标准回转模式中切换超声波发 送接收的顺序来收集图像数据，但不限于此。例如，也可以在反转前 以及反转后的标准回转模式中以相同的超声波发送接收顺序收集图 像数据，在显示部5上显示这些图像数据时，切换在反转后的标准回 转模式中收集到的图像数据的左右进行显示。
[0076图14是示出将回转角度检测部15设在超声波探测器1的 前端部151的图。例如，使用MR元件等来实现了回转角度检测部15 的小型化。由此，虽然前端部151的结构变得复杂，但由于可以直接 对头部或回转机构部的回转角度进行检测，所以可以实现正确的角度检测。
[0077在本实施例中，回转指示部设在超声波探测器的把持部， 但也可以使用设在输入部上的显示面板或输入设备来进行回转指示 操作。
[0078在本实施例中，采取反转前的标准回转模式—反转回转模 式—反转后的标准回转模式的程序，但也可以在反转后直接转移到标 准回转模式。即，可以通过预先设定反转后的标准回转模式的头部11 的期望的扫描平面来进行高效率的检查。
[0079在实施例中，叙述了在反转回转模式中不进行图像数据的 收集的情况，但也可以将在反转回转模式中收集到的图像数据设为非 显示。如上所述，直到显示在反转刚完成后的标准回转模式中收集到 的图像数据为止，将在刚要反转前的标准回转模式中收集到的图像数 据作为静止图像显示在监视器上，从而可以改善显示在反转前后的标
准回转模式中收集到的图像数据时的连续性。
[0080实施例是经食道超声波诊断中使用的经食道探测器，但本 发明中使用的超声波探测器不限于此。例如，也可以是以胎儿、子宫、 卵巢等的诊断为目的的经腔探测器、以前列腺等的诊断为目的的经直 肠探测器等其他体腔内探测器。另外，在经食道探测器的情况下，把 持部和前端部通过具有可挠性的引导部而连接，但在经腔探测器以及经直肠探测器的情况下，通过刚性的插入部来构成。
式，与本发明 一致的其他实施例对本领域技术人员来说将是显而易见 的。本说明书和实施例仅为示例性的，通过随附的权利要求书本发明 的范围和精神将更加显而易见。
权利要求
1.一种超声波诊断系统，包括电动机驱动多平面型超声波探测器，配列有多个振子的头部回转所设定的目标角度范围，在任意的扫描平面角度中进行图像数据的收集，所述超声波诊断系统的特征在于上述超声波诊断系统具有回转指示单元，指示上述头部的回转；回转角度检测单元，对上述头部的回转角度进行检测；回转机构驱动单元，使上述头部进行回转；以及回转机构控制单元，基于从上述回转指示单元供给的回转指示信号和从上述回转角度检测单元供给的回转角度检测信号，对上述回转机构驱动单元进行控制，其中，上述回转机构控制单元进行如下控制上述头部以用于收集图像数据的标准回转模式向第1方向回转上述目标角度范围，在达到或超过上述第1方向的目标限度角的情况下，使上述头部以不进行图像数据收集的反转回转模式向与上述第1方向相反的第2方向反转预定角度，当在此后还存在上述回转指示信号时，使反转的上述头部以上述标准回转模式向上述第1方向再次回转。
2. 根据权利要求l所述的超声波诊断系统，其特征在于 上述回转机构控制单元具有回转模式切换判定单元，基于上述回转指示信号和上述回转角度 检测信号，判定从上述标准回转模式到上述反转回转模式的切换；以 及回转参数设定单元，基于上述回转模式切换判定单元的判定结 果，设定包括上述标准回转模式或上述反转回转模式中的上述头部的 回转速度以及回转目标角度的回转参数，使用基于所设定的回转参数的控制信号对上述回转机构驱动单元进行控制。
3. 根据权利要求2所述的超声波诊断系统，其特征在于 上述回转参数设定单元设定上述头部以上述标准回转模式向上述第1方向回转上述可动角度范围的标准回转速度，将使上述头部以 反转回转模式向上述第2方向反转的速度设定成高于上述标准回转速 度。
4. 根据权利要求l所述的超声波诊断系统，其特征在于 在上述回转角度检测单元检测出上迷头部超过上述目标角度范围地向上述第l方向回转的情况下，上述回转机构控制单元进行使上 述头部向上述第2方向反转大于等于180度的控制。
5. 根据权利要求l所述的超声波诊断系统，其特征在于 上述回转指示单元具有CW指示按钮，进行用于使上述头部向顺时针旋转方向回转的指 示；以及ccw指示按钮，进行用于使上述头部向逆时针旋转方向回转的指示，根据上述各按钮的按压的强度或按压时间的长短，进行上述头部 的回转速度的设定以及上述头部的连续回转或步进回转的选择设定。
6. 根据权利要求l所述的超声波诊断系统，其特征在于 上述回转指示单元具有回转模式切换指示开关，在向上述第l方向回转的上述头部的回 转角度达到上述反转角度的情况下，临时停止上述头部的向上述第1 方向的回转，上述回转机构控制单元进行如下控制基于从上迷回转模式切换 指示开关新供给的回转模式切换指示信号，使上述头部向上述第2方向反转。
7. 根据权利要求1所述的超声波诊断系统，其特征在于还包括 扫描控制单元，在由上述头部的回转角度决定的扫描平面中，对上述振子的超声波发送接收方向以及发送接收顺序进行控制，当上述头部在上述反转前以及上述反转后以上述标准回转模式 收集图像数据时，上述扫描控制单元如下述那样控制使反转后的图 像数据的收集中的超声波发送接收的顺序相对于反转前的图像数据 的收集中的超声波发送接收的顺序反转，从而确保超声波扫描的顺序。
8. 根据权利要求1所述的超声波诊断系统，其特征在于还包括 显示单元，显示基于由上述头部收集到的图像数据所生成的图像，准回转模式中的多个扫描平面中收集到的图像数据时，相对于反转前 收集到的图像数据，更换反转后收集到的图像数据的左右并显示。
9. 根据权利要求8所述的超声波诊断系统，其特征在于 上述显示单元当连续显示在上述头部的反转前以及反转后的上述标准回转模式中的多个扫描平面中收集到的图像数据的情况下，直到开始反转刚完成后收集的图像数据的显示为止，将刚要反转前收集 到的图像数据作为静止图像来显示。
10. 根据权利要求8所述的超声波诊断系统，其特征在于 上述显示单元将表示基于反转前后的上述标准回转模式中的上述头部的回转角度生成的上述扫描平面的位置的角度图标与在上述标准回转模式中收集到的图像数据一起显示。
11. 根据权利要求1所述的超声波诊断系统，其特征在于在上述电动机驱动多平面型超声波探测器中，具有上述头部被插入到被检体内的前端部和与上述前端部连接的角度部，包括指示上述 头部的回转的上述回转指示单元和调整上述角度部的弯曲度的角度调节器的把持部经由引导部与角度部连接，并且，经由探测器电缆与诊断装置主体连接。
12. —种超声波诊断系统的扫描方法，该超声波诊断系统具有 电动机驱动多平面型超声波探测器，配列有多个振子的头部回转所设定的目标角度范围，在任意的扫描平面角度中进行图像数据的收 集，所述超声波诊断系统的扫描方法特征在于在上述超声波诊断系统的扫描方法中，设定上述头部的回转参数，输入上述头部的回转指示信号，对上述头部的当前的回转角度检测信号进行检测，针对上述头部，基于上述回转指示信号和上述回转角度检测信 号，对上述头部的回转机构的驱动进行控制，其中，上迷回转机构的驱动控制进行如下控制上述头部以用于收集图 像数据的标准回转模式向第1方向回转上述目标角度范围，在达到或 超过上述第1方向的反转角度的情况下，使上述头部以反转回转模式 向与上述第1方向相反的第2方向反转预定角度，当在此后还存在上 述回转指示信号时，使上述反转的上述头部以上述标准回转模式向上 述第1方向再次回转。
13. 根据权利要求12所述的超声波诊断系统的扫描方法，其特 征在于上述回转机构的控制，基于上述回转指示信号和上述回转角度检 测信号，判定从上述标准回转模式到上述反转回转模式的切换，基于上述判定结果，设定包括上述标准回转模式或上述反转回转 模式中的上述头部的回转速度以及回转目标角度的回转参数，使用基 于所设定的回转参数的控制信号对上迷回转机构进行驱动控制。
14. 根据权利要求13所述的超声波诊断系统的扫描方法，其特 征在于在上述回转参数设定中，设定使上述头部以反转回转模式向上述 第2方向反转的反转速度高于上述头部以上述标准回转模式向上述第 1方向回转上述目标角度范围的标准回转速度。
15. 根据权利要求12所述的超声波诊断系统的扫描方法，其特 征在于上述回转指示进行利用CW指示按钮来进行用于使上述头部向 顺时针旋转方向回转的指示、利用CCW指示按钮来进行用于使上述 头部向逆时针旋转方向回转的指示，并且根据上述各按钮的按压的强度或按压时间的长短，进行上述头部 的回转速度的设定以及上述头部的连续回转或步进回转的选择设定。
全文摘要
本发明提供一种具有电动机驱动多平面的方式的超声波探测器的超声波诊断系统及其图像数据收集方法，当通过使配列有多个振动元件的头部以目标角度范围回转来收集多个扫描平面中的图像数据时，如果头部的回转角度达到预先设定的反转角度，则自动地高速反转180度，从而收集与超过上述反转角度地回转或转动时的扫描平面相同的扫描平面中的图像数据。
文档编号A61B8/00GK101292878SQ20081009006
公开日2008年10月29日 申请日期2008年4月2日 优先权日2007年4月5日
发明者四方浩之, 小作秀树, 武内俊 申请人:株式会社东芝;东芝医疗系统株式会社