專利名稱：超聲探頭、位置顯示設備和超聲診斷設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及超聲探頭、位置顯示設備以及超聲診斷設備，其中該超聲診斷設備顯示超聲圖像和指定具體區域，并且顯示超聲探頭中換能器的對應位置。
背景技術：
超聲診斷設備在圖像顯示單元上的B模式圖像或彩色多普勒圖像中顯示目標對象的情況。如果該圖像顯示單元和超聲探頭的換能器陣列之間的位置關系不能被確定，操作者不能容易和準確地識別關于從超聲探頭觀察到的目標對象的位置。專利文件1中公開的常規超聲診斷設備指定了圖像顯示單元和超聲探頭的換能器陣列之間的位置關系。專利文件1中公開的常規超聲診斷設備在超聲探頭的蓋的側邊上以規律間隔形成位置標記，并在圖像顯示單元上以規律間隔顯示對應于該位置標記的位置指示。[現有技術][專利文件][專利文件1]日本專利4489237B[相關技術描述]遺憾的是，以規律間隔放置的位置標記和位置指示提供超聲圖像上任意地點的粗略位置，并且難以將超聲探頭中的換能器陣列和超聲圖像上的任意地點聯系起來。而且， 當操作者使用醫療筆在目標對象的表面上指示位置用于手術目的時，采用放大格式顯示超聲圖像；采用放大格式指示放大圖像的任意位置和超聲探頭中的換能器陣列之間的位置關系，這是優選的。

發明內容
因此本發明的目的是提供超聲診斷設備，其中該裝置識別在超聲探頭中具體區域的位置，其通過操作者對圖像顯示單元中顯示的超聲圖像設置該具體區域而實現。而且，本發明涉及超聲探頭和位置顯示設備，該位置顯示設備可以顯示超聲探頭的位置以及超聲探頭的具體區域的對應位置。在其第一方面，本發明提供了連接至超聲診斷設備的超聲探頭，該超聲診斷設備包括用于顯示超聲圖像的圖像顯示單元。超聲探頭包括在預定方向上排列的換能器陣列， 用于傳送超聲至目標對象并且接收反射的超聲；固定到該超聲探頭的探頭顯示單元，其具有與該超聲探頭的換能器陣列相同的長度或具有比該換能器陣列的長度更長的長度；以及顯示控制單元，用于基于由圖像顯示單元中顯示的超聲圖像指定的具體信息將該具體信息的對應位置顯示到該探頭顯示單元。在其第二方面，本發明提供了超聲探頭。具體信息是關于預定方向的目標對象的部位的兩端部，并且顯示控制單元將一個端部與另一個端部分開以用于在探頭顯示單元上顯示兩個點。在其第三方面，本發明提供了超聲探頭。具體信息是對于預定方向的目標對象的部位的寬度，并且顯示控制單元在探頭顯示單元中顯示該寬度的區域。在其第四方面，本發明提供了位置顯示設備，其以可移除方式固定到超聲探頭，該超聲探頭連接至超聲診斷設備，該超聲診斷設備包括用于顯示超聲圖像的圖像顯示單元。 該位置顯示設備包括固定到超聲探頭的探頭顯示單元，其包括具有與該超聲探頭內的換能器陣列相同的長度或具有比該換能器陣列的長度更長的長度的探頭顯示單元；以及顯示控制單元，用于基于由圖像顯示單元中顯示的超聲圖像指定的具體信息將對應位置顯示到該探頭顯示單元。該位置顯示單元采用探頭顯示單元以換能器陣列排列的方向對應于換能器陣列的方式固定到超聲探頭。在其第五方面，本發明提供了位置顯示設備。具體信息是對于預定方向的目標對象的部位的兩端部，并且顯示控制單元將一個端部與另一個端部分開以用于在探頭顯示單元上顯示兩個點。在其第六方面，本發明提供了位置顯示設備。具體信息是對于預定方向的目標對象的部位的寬度，并且顯示控制單元在探頭顯示單元中顯示該寬度的區域。在其第七方面，本發明提供了超聲診斷設備，其包括圖像顯示單元，用于顯示超聲圖像；具體信息輸入單元，用于將具體信息輸入到在圖像顯示單元中顯示的在預定方向上的超聲圖像；輸出單元，用于輸出具體信息的信號；用于將換能器陣列對于預定方向放置的超聲探頭，其傳送超聲至目標對象并且從目標對象接收反射的超聲；固定到該超聲探頭的探頭顯示單元，其包括具有與該超聲探頭的換能器陣列相同的長度或具有比該換能器陣列的長度更長的長度的探頭顯示單元；以及顯示控制單元，用于基于從輸出單元輸出的信號將對應位置顯示到該探頭顯示單元。在其第八方面，本發明提供了超聲診斷設備。具體信息包括第一具體信息和在預定方向上不同于第一具體信息的第二具體信息，并且顯示控制單元以對于預定方向可識別的方式在探頭顯示單元上顯示第一具體信息和第二具體信息。本發明第九方面提供了超聲診斷設備。具體信息包括第一具體信息和在預定方向的正交方向上不同于所述第一具體信息的第二具體信息，并且顯示控制單元以對于正交方向可識別的方式顯示第一具體信息和第二具體信息。在其第十方面，本發明提供了超聲診斷設備，其包括用于探測目標對象的血液流動區的血液流動區探測單元。具體信息輸入單元輸入由血液流動區探測單元探測到的血液流動區作為具體信息。在其第十一方面，本發明提供了超聲診斷設備。具體信息輸入單元包括固定到圖像顯示單元的表面的觸摸屏。在其第十二方面，本發明提供了超聲診斷設備。具體信息是對于預定方向的目標對象的部位的兩端部，并且顯示控制單元將一個端部與另一個端部分開，用于在探頭顯示單元上顯示兩個點。在其第十三方面，本發明提供了超聲診斷設備。具體信息是對于預定方向的目標對象的部位的寬度，并且顯示控制單元在探頭顯示單元中顯示該寬度的區域。


圖1是圖示超聲診斷設備的整體配置的框圖。
圖2是線性超聲探頭Ila的透視圖。圖3 (a)是圖示從腫瘤TM垂直穿刺至目標對象的表面的穿刺路線GLl設置的圖。圖3 (b)是圖示從腫瘤TM以預定角度穿刺至目標對象的表面的穿刺路線GL2設置的圖。圖4是圖示在兩個腫瘤上設置具體索引MKl和MK2并且在對應地點指示所顯示的索引PPl和PP2的圖。圖5 (a)是通過使用放大超聲圖像EG指示具體索引MKl的示例。圖5(b)是在相同放大率下顯示的圖5(a)的超聲圖像EG的圖。圖6(a)是指示兩個所顯示的索引PPl和PP2的圖。圖6 (b)是指示一個所顯示區域PA的圖。圖7(a)是指示目標對象的表面上的標記的示例的圖。圖7(b)是超聲圖像EG在圖7(a)中描述的線A-A處的示意圖。圖8(a)是將探頭顯示單元13a固定到凸超聲探頭lib上的示意圖。圖8(b)是將探頭顯示單元13a固定到扇面超聲探頭lib上的示意圖。圖9是二維超聲探頭Ild的配置的透視圖。圖10是圖示在超聲圖像EG上探測動脈BVa和靜脈BVb的圖。
具體實施例方式在下文中，本發明的優選實施例將參照附圖詳細描述。同時，本發明的范圍不限于這里描述的實施例，除非說明了本發明受限于下列描述中的任何特定實施例。<超聲診斷設備的配置>圖1是圖示超聲診斷設備的整體配置的框圖。超聲診斷設備100包括并行總線、連接至并行總線PB的傳送/接收單元10、線型超聲探頭11a、存儲器20、CPU(中央處理單元)30、輸入單元40和顯示單元50。并行總線PB是用于傳送/接收各種數據的通信裝置，并且可以用例如串行總線等其他通信方法來取代。CPU 30包括圖像處理單元31、索引輸入單元32、位置輸出單元33和血液流動探測單元39。CPU 30控制超聲診斷設備100并且處理各種數據。可移動線性超聲探頭Ila連接至傳送/接收單元10。傳送/接收單元10以預定掃描條件驅動線性超聲探頭Ila用于掃描每個聲線的超聲波束。而且，傳送/接收單元10 對從線性超聲探頭Ila接收到的回波信號進行模擬/數字轉換，成為聲線數據。聲線數據輸出至圖像處理單元31。從傳送/接收單元10輸出的聲線數據可存儲到存儲器單元20內。線性超聲探頭Ila包括換能器單元1 和探頭顯示單元13a。該換能器單元1 和該探頭顯示單元13a嵌入線性超聲探頭1 Ia內，并且換能器單元1 和探頭顯示單元13a 通過并行總線PB與傳送/接收單元10以及CPU 30通信。線性超聲探頭Ila將在下文中詳細描述。圖像處理單元31通過圖像處理創建聲線數據的B模式圖像或多普勒圖像。圖像處理單元31對聲線數據進行對數壓縮和包絡解調處理，并且創建實時的B模式超聲圖像 EG(參考圖3至圖7)。而且，多普勒圖像從反射超聲回波信號中提取相位變化信息，計算例如頻移的平均頻率值的平均速度、功率值和頻散(dispersion)等血液流動信息(實時地)，以及設置用于在B模式圖像頂部上顯示的顏色。圖像處理單元31可以基于存儲在存儲器 20中的聲線數據創建B模式圖像和多普勒圖像。索引輸入單元32可以對應于在顯示單元50中顯示的超聲圖像EG(參考圖3至圖 7)輸入關于期望的位置的索引。索引輸入單元32從輸入單元40接收軌跡球移動的信號， 用于將索引移動至超聲圖像EG上的期望的位置。當操作者對于期望的位置輸入一個點時， 顯示一個具體索引MKl (參考圖3至圖5)，并且當操作者對于期望的位置輸入兩個點時，可以選擇任一個具體區域MA(參考圖6和圖7)或兩個具體索引MKl和MK2(參考圖6至圖 7)。而且，當操作者指示三個或更多位置時，可選擇多個具體索引MK或多個區域MA。索引輸入單元32將在下文中詳細描述。位置輸出單元33傳送設置在索引輸入單元32中的具體索引MK的信號至探頭顯示單元13a。位置輸出單元33將設置在索引輸入單元32中的具體索引MK解碼到探頭顯示單元13a的坐標系。具體索引MK的解碼信號通過并行總線傳送至探頭顯示單元13a。探頭顯示單元13a在期望的位置和以期望的形式顯示具體索引MK的解碼信號。位置輸出單元 33可以以相同的方式在探頭顯示單元13a上顯示具體區域MA。血液流動區探測單元39采集在圖像處理單元31中計算的多普勒信息，并且探測血液流動區的血管。血液流動區探測單元39將在下文在第四實施例中詳細描述。輸入單元40是使用軌跡球、鼠標或鍵盤的輸入裝置，并且它包括固定在顯示單元 50上的觸摸屏，其將在下文描述。存儲器20包括用于存儲聲線數據、超聲圖像EG、各種數據和程序的存儲器存儲單元。在各種數據中，包括將在下文描述的索引位置。在必要基礎上存儲和訪問例如超聲圖像EG和索引位置等各種數據以及各種程序。存儲器20可以通過網絡連接至外部。顯示單元50是用于顯示由圖像處理單元31使用例如晶體顯示器等圖像顯示設備創建的超聲圖像EG的圖像顯示單元。而且，用于顯示單元50的圖像顯示設備可包括例如觸摸屏等輸入裝置。觸摸屏起到輸入單元40的作用。(第一實施例)在下文中，基于圖2至圖7說明第一實施例。在第一實施例中，基于使用線性超聲探頭Ila做出說明?！淳€性超聲探頭的配置〉詳細說明線性超聲探頭11a。圖2是該線性超聲探頭Ila的透視圖。如在圖2中描述的，線性超聲探頭Ila包括換能器單元12a、探頭顯示單元13a、電纜18和用于存放該換能器單元1 和該探頭顯示單元13a的箱體19。圖2描述了線性超聲探頭Ila的內部配置以提供更好的理解。換能器單元1 傳送和接收掃描到目標對象上的超聲波束，用于采集超聲圖像 EG。線性超聲探頭Ila的換能器單元12a的表面接觸目標對象身體的表面，并且超聲波束通過換能器單元1 被傳送和接收。換能器單元12a包括由多個換能器元件組成的線性換能器14、用于匹配線性換能器單元1 和目標對象之間阻抗的匹配層15以及吸收目標對象的反向振動并且最小化超聲波束的脈沖波的基底材料16。線性換能器14在預定方向上朝向目標對象的表面形成多個矩形形狀的換能器，并且在施加電壓時傳送超聲波束。而且，當超聲波束朝目標對象的身體組織傳送時，換能器單元1 可以接收其回波信號。線性換能器14沿直線進行電掃描。線性換能器14例如由 PZT(鋯鈦酸鉛)陶瓷組成，其將電信號轉化為用于傳送的超聲信號并且將接收到的回波信號轉化為電信號。匹配層15由具有介于線性換能器14和目標對象之間的阻抗的材料構成，用于最小化線性換能器14和身體組織之間的聲阻抗，并且匹配層15抑制了超聲波束向線性換能器14的反射。基底材料16吸收從線性換能器14輻射的聲能，并且由例如環氧樹脂構成，該環氧樹脂具有大的衰減系數和低阻抗。探頭顯示單元13a由例如有機EL顯示器或晶體面板顯示器等平板顯示元件構成。 平板的顯示元件具有對于排列的線性換能器14的預定方向的長的形狀。探頭顯示單元13a 包括與線性換能器14的換能器的長度大約相同或比該換能器的長度更長的顯示區。探頭顯示單元13a可以顯示與在超聲診斷設備100的顯示單元50中顯示的索引相似的索引。探頭顯示單元13a并不限于平板的顯示元件。例如，20-40個3mm直徑的LED (激光發射二極管)可以設置成對于預定方向在一行上。當LED用作探頭顯示單元13a時，以與線性換能器14的換能器長度相同或比該換能器長度更長的長度設置LED。而且，當使用LED時，與在顯示單元50上顯示的索引的相似形式不能被顯示，相反，索引通過顯示其對應位置而顯示或用不同顏色來顯示。<在超聲圖像上輸入索引位置>在下文中，使用圖3至圖7來說明在顯示單元50中顯示的超聲圖像上輸入索引位置的操作。為了更好的理解，圖3至圖7描述了超聲圖像EG和探頭顯示單元13a?！床捎盟饕@示坐標〉操作者使用輸入單元40在超聲圖像EG上指示一個點并且基于一個點在索引輸入單元32上顯示具體索引MKl以用于在探頭顯示單元13a的一個位置上設置顯示索引PPl 的方法將在下面說明。當在索引輸入單元32上輸入一個點時，該點用于穿刺至腫瘤TM、例如血管或神經阻斷的管腔結構。使用圖3來詳細說明穿刺至腫瘤TM。圖3是描述一個具體索引MKl和顯示索引PPl之間關系的透視圖。例如，為了診斷身體組織，操作者使用超聲診斷設備100來穿刺至腫瘤TM。在診斷身體組織中，針穿刺至目標對象的腫瘤，用于從穿刺的針中提取腫瘤。當診斷身體組織時， 操作者通過超聲診斷設備100的顯示單元50觀察指示腫瘤TM的超聲圖像EG，并將針穿刺至目標對象的腫瘤。在該情況下，索引輸入單元33在超聲圖像EG上設置腫瘤TM的位置和穿刺路線GL。穿刺路線GL可以垂直設置或以與身體的表面成某一角度設置。圖3(a)是圖示從腫瘤TM垂直穿刺至目標對象的表面的路線GLl設置的圖。在圖3(a)中，探頭顯示單元13a 的X軸方向坐標和超聲圖像EG的X軸方向坐標以相同放大率顯示。如在圖3(a)中顯示的，操作者使用觸摸屏或例如鼠標等輸入單元40在顯示單元 50中顯示的超聲圖像EG上指示腫瘤TM的中心。索引輸入單元32在腫瘤TM的中心上設置具體索引MK1。在圖3(a)中，具體索引MKl用“X”標記選擇，“X”標記表示索引的形狀。該具體索引MKl包括索引的形狀信息以及對于X軸和Z軸方向的坐標信息。之后，索引輸入單元32計算垂直穿刺路線GLl (其垂直地連接具體索引MKl和身體表面)用于針穿刺， 并且在超聲圖像EG上顯示路線GL1。而且，索引輸入單元32指定穿刺路線GLl和身體表面的相交點作為邊界位置BP1。邊界位置BPl是在探頭顯示單元13a中顯示的位置。位置輸出單元33解碼邊界位置BPl的坐標，并轉化為對應于探頭顯示單元13a的坐標。在圖3 中，因為探頭顯示單元13a只能顯示一維方向，可只顯示對于X軸方向的解碼的坐標位置。 在探頭顯示單元13a中，具有與具體索引MKl相同形狀的顯示索引PPl在對應于邊界點BPl 的位置中顯示。顯示索引PPl包含索引的坐標信息和形狀信息。操作者可以在探頭顯示單元13a 上確認索引“ X ”，即具有與在具體索引MKl中設置的索引相同形狀的索引。由此，操作者可以使用醫療筆在目標對象的身體表面上標記，用于在精確的位置上針穿刺。圖3(b)是圖示從腫瘤TM以預定角度穿刺至目標對象的表面的路線GL2設置的圖。在圖3(b)中，探頭顯示單元13a的X軸方向坐標和超聲圖像EG的X軸方向坐標以相同放大率顯示。如在圖3(b)中顯示的，操作者使用例如觸摸屏或鼠標等輸入單元40在顯示單元 50中顯示的超聲圖像EG上指示腫瘤TM的中心。索引輸入單元32在腫瘤TM的中心上設置具體索引MK1。在圖3(b)中，具體索引MKl也以“X”標記來選擇，“X”標記表示索引的形狀。之后，索引輸入單元32計算垂直穿刺路線GLl (其垂直地連接具體索引MKl和身體表面)用于針穿刺，并且在超聲圖像EG上顯示路線GL1。操作者觀察穿刺路線GL1，并且如果沿穿刺路線GLl存在操作者想要避免穿刺的區域，例如血管BV，操作者能夠以任意角度設置穿刺路線GL2來避免穿刺這樣的區域。索引輸入單元32計算穿刺路線GL2(其從目標對象的身體表面以任意角度穿刺至具體索引 MKl)，并且在超聲圖像EG上顯示穿刺路線GL2。當將針穿刺進入目標對象時，穿刺導引附連物可固定到線性超聲探頭Ila上。因為穿刺導引附連物提供了用于針穿刺的預定角度，索引輸入單元32可以計算具有穿刺導引附連物的角度的穿刺路線GL2來代替具有任意角度的穿刺路線GL2。而且，索引輸入單元32可以計算穿刺路線GL2和身體表面之間的邊界位置作為邊界位置BP2。該邊界位置BP2是由探頭顯示單元13a顯示的位置，并且位置輸出單元33解碼該邊界位置BP2的坐標并轉化為對應于探頭顯示單元13a的坐標。在探頭顯示單元13a 中，具有與具體索引MKl相同形狀的顯示索引PP2在對應于該邊界點BP2的位置中顯示。如果穿刺角度不垂直于身體表面，則邊界位置BP是重要的；如果穿刺角度垂直于身體表面， 可以解碼具體索引MKl的坐標來代替解碼邊界位置BP2。此外，并不總是必須在超聲圖像 EG上顯示邊界位置BP。操作者可以在探頭顯示單元13a上確認索引“ X ”，即具有與在具體索引MKl中設置的索引相同形狀的索引。因此，操作者可以采用醫療筆在目標對象的身體表面上標記，用于在精確的位置上針穿刺。圖4是圖示在顯示單元50上的超聲圖像中顯示的兩個腫瘤上設置具體索引MKl 和MK2并且對探頭顯示單元13a的兩個對應位置指示所顯示的索引PPl和PP2的圖。如果必須穿刺多個腫瘤，操作者設置多個具體索引MK。操作者使用輸入單元40指示每個腫瘤的中心。索引輸入單元32基于其的輸入設置具體索引MKl和MK2。顯示索引 PPl和PP2包括每個索引的坐標信息和形狀信息。在圖4中，具體索引MKl用“ X ”標記選擇，并且具體索引MK2用“Δ”標記選擇。當索引輸入單元32對多個具體標記MK中的每個指示不同形狀時，即使在相同的超聲圖像EG上設置三個或以上具體索引MK，操作者將不弄錯每個索引。之后，索引輸入單元32計算垂直穿刺路線GLl和GL2 (其分別垂直地連接具體索引MKl和身體表面、MK2和身體表面)用于針穿刺，并且在超聲圖像EG上顯示路線GLl和 GL2。而且，索引輸入單元32分別指定穿刺路線GLl與身體表面之間的交叉點以及穿刺路線GL2與身體表面之間的交叉點作為邊界位置BPl和BP2。邊界位置BPl和BP2是在探頭顯示單元13a中顯示的位置。位置輸出單元33解碼具體索引MKl和MK2的坐標，并轉化為對應于探頭顯示單元13a的坐標。在探頭顯示單元13a中，顯示索引PPl在對應于邊界位置BPl的位置用與具體索引MKl形狀相同的標記“ X ”顯示。而且，顯示索引PP2在對應于邊界位置BP2的位置用與具體索引MK2形狀相同的標記“Δ”顯示。操作者可以在探頭顯示單元13a上確認索引(“ X ”和“Δ”)，即具有與在具體索引MKl和MK2中設置的索引相同的形狀的索引。因此，操作者可以使用醫療筆在目標對象的身體表面上標記，用于在準確位置針穿刺。順便地，具體索引MKl和其對應的顯示索引PPl 用標記“ X ”指示，并且具體索引MK2和其對應的顯示索引PP2用標記“Δ”指示。然而形狀并不限定于上文的選擇；具體索引MK和顯示索引PP可以指定為具有相同形狀，或者可以采用單獨顏色設置以用于區分。盡管沒有具體描述，如圖4中示出的垂直于身體表面的穿刺路線GLl和GL2可以用任意的角度設置，如在圖3(b)中顯示的。圖3(a)、圖3(b)和圖4顯示對于X軸方向的探頭顯示單元13a的坐標，并且對于X軸方向的超聲圖像EG以相同放大率顯示。在放大圖像中顯示超聲圖像EG的示例將在下文描述。圖5 (a)是超聲圖像EG的一部分的放大。圖5 (a)顯示對齊的放大超聲圖像EG和探頭顯示單元13a。當操作者詳細地觀察腫瘤TM時，操作者可以采用放大方式顯示超聲圖像EG的一部分(即樣本區域52)。之后，操作者在放大的超聲圖像EG上指示腫瘤TM的中心。索引輸入單元32在腫瘤TM的中心上設置具體索引MK1。在這樣的情況下，具體索引MKl用標記 “ □”指示，如在圖5(a)中指示的。之后，索引輸入單元32計算垂直穿刺路線GLl (其垂直地連接具體索引MKl和身體表面)用于針穿刺，并且在超聲圖像EG上顯示路線GL1。索引輸入單元32計算穿刺路線GLl與身體表面之間的交叉點作為邊界位置BPl ；然而，邊界位置BPl將不在超聲圖像EG上顯示。目標對象的身體表面不包括在具體區域52的放大視圖中，因此不能顯示邊界位置BPl。位置輸出單元33基于具體索引MKl位置坐標和具體區域52的放大百分比計算顯示索引PPl的坐標。在探頭顯示單元13a中，顯示索引PPl在對應于邊界位置BPl的位置上用標記“□”(具有與具體索引MKl相同形狀的標記)指示。在放大超聲圖像EG中，具體索引MKl接近超聲圖像EG的中心安置；顯示索引PPl在探頭顯示單元13a的左側上顯示。圖5(b)是在放大超聲圖像EG上設置具體索引MKl (如在圖5 (a)中顯示的)之后以相同放大率顯示超聲圖像EG的示例。當以相同放大率顯示探頭顯示單元13a和超聲圖像EG的位置時，具體索引MKl和顯示索引PPl對于X軸方向的位置一致。在圖5(b)中，另一個腫瘤TM在具體區域M中顯示。操作可以通過放大具體區域M來指示腫瘤TM的中心，如在圖5(b)中顯示的，或者在具體區域M中以相同放大率指示腫瘤TM的中心，如在圖 5(b)中顯示的。顯示單元50能夠以任意放大率放大或縮小地顯示超聲圖像EG。只要不以相同放大率顯示超聲圖形EG，邊界位置BPl和顯示索引PPl在不同位置中顯示。當操作者在放大圖像中顯示超聲圖像EG時，難以確定腫瘤在探頭顯示單元13a中顯示的位置。然而，在該實施例中，即使當通過觀看放大超聲圖像EG來指示腫瘤TM時，也能夠確定目標對象身體表面上用于準確針穿刺的位置?！妒褂盟饕@示區域(范圍)的示例》在一些情況下，當手術去除腫瘤TM或異物時，在探頭顯示單元13a中指示區域 (范圍)來代替坐標(點)，這可是優選的。操作者能夠通過在目標對象身體表面上標記腫瘤TM的大小和位置來計劃切口部位。當在超聲圖像EG上設置范圍時，使用在超聲圖像EG上設置兩個具體索引以在探頭顯示單元13a上指示兩個顯示索引的方法。而且，還使用在超聲圖像EG上設置兩個具體索引來設置一個顯示區域的方法。圖6是圖示超聲圖像EG的示意圖，其指示要手術去除的目標腫瘤。圖6(a)是指示4個顯示的索引PP1-PP4的圖，并且圖6(b)是指示探頭顯示單元13a中的兩個顯示區域 PA1-PA2的圖。在圖6(a)和圖6(b)中，探頭顯示單元13a對于X軸方向的坐標和超聲圖像 EG對于X軸方向的坐標以相同放大率顯示。例如，如在圖6(a)中指示的，當操作者操作線性超聲探頭Ila并且在顯示單元50 上顯示要手術去除的腫瘤TM的超聲圖像EG時，腫瘤TM的兩個部分(TMl和TM2)凸出。操作者使用輸入單元40指示腫瘤TM的四個端點，其平行于身體表面的X軸方向。操作者在腫瘤TMl的兩端上指示兩個端點，并且在腫瘤TM2的兩端上指示兩個端點。索引輸入單元 32設置具體索引MK1-MK4，并用標記“▼ ”指示索引MKl和MK2 (具有對于Z軸方向相同高度的索引)，以及用標記“□”指示索引MK3和MK4(具有對于Z軸方向相同高度的索引)。索引輸入單元32計算四條路線GL1-GL4 (其垂直地連接具體索引MK1-MK4和身體表面)，并且在超聲圖像EG上顯示路線GL1-GL4。而且，計算四條路線GL1-GL4的每條與身體表面的交叉點作為四個邊界位置BP1-BP4。位置輸出單元33解碼具體索引MK1-MK4的坐標，并轉化為用于在探頭顯示單元 13a上顯示的具有縮減比例的坐標。而且，因為圖6的探頭顯示單元13a具有對于Z軸方向的寬度，并可以以二維顯示，具體索引MK1-MK4不僅解碼X軸方向的位置，還解碼Z軸方向的位置。顯示索引PPl和PP2設置有相同的標記"▼”，并且顯示索引PP3和PP4設置有相同的標記“ □，，(在對于Z軸方向的較低側上)，使得所計算的坐標對應于具體索引MK1-MK4。 由此可以顯示具有兩個各自向Z軸方向膨脹的凸起的腫瘤TM的尺寸。操作者能夠在腫瘤 TM的范圍內在身體表面上標記四個顯示索引PP1-PP4。如果對應的索引具有相同的形狀， 操作者可以容易地區分腫瘤TM的區域來指示該區域(范圍)。如在圖6(b)中顯示的，可以顯示兩個顯示區域PAl和PA2來代替顯示四個具體索引MK1-MK4。操作者指示腫瘤TMl的一端至另一端并且指示腫瘤TM2的一端至另一端，其都平行于身體表面的X軸方向。索引輸入單元32設置腫瘤TMl的一端至另一端的具體區域 MA1，并且設置腫瘤TM2的一端至另一端的具體區域MA2。而且，索引輸入單元32在具體區域MAl和具體索引MA2上設置顏色或樣式用于區分它們。而且，因為圖6的探頭顯示單元13a具有對于Z軸方向的寬度并且可以以二維顯示，位置輸出單元33解碼具體索引MK1-MK4的坐標，并轉化為對應于探頭顯示單元13a的坐標。在探頭顯示單元13a中，顯示該顯示區域PAl和PA2用于指示腫瘤TMl和TM2在對于Z軸方向的不同高度上的尺寸。而且，探頭顯示單元13a采集在超聲圖像EG中顯示的具體區域MAl和MA2的顏色或樣式信息。從而，在探頭顯示單元13a中，顯示區域PAl和PA2 顯示有對應的具體區域MAl和MA2的相同顏色或樣式。操作者能夠確認具體區域MAl和MA2的實際尺寸，并使用醫療筆在目標對象的身體表面上標記切口部位。設置多個具體區域MA用于避開腫瘤TM上方的區域的詳細示例在下文說明。當使用醫療標記在目標對象的身體表面上標記腫瘤TM的形狀和范圍時，標記將以二維形式在身體表面上畫出。圖7(a)是使用探頭顯示單元13a在身體表面上標記的詳細示例。操作者可以通過改變腫瘤TM的超聲圖像EG的角度在身體表面上畫出腫瘤線TL作為腫瘤TM的輪廓。同時，操作者可以畫出血管線BL，用于避開血管BV的目的。圖7(b)是超聲圖像EG在圖7(a)中描述的線A-A的示意圖。超聲圖像EG在線 A-A的橫截面可以通過在圖7(a)中描述的線A-A上放置線性超聲探頭Ila來獲取。如在圖 7(b)中示出的，腫瘤TM和血管BV在超聲圖像EG上出現。操作者在腫瘤TM上指示具體區域MAl，并且在血管上指示具體區域MA2。具體區域MAl和具體區域MA2分別作為顯示區域 PAl和顯示區域PA2在探頭顯示單元13a上顯示。操作者在身體表面上標記顯示區域PAl 和顯示區域PA2。由于應用上的約束，具體區域MA和顯示區域PA之間顏色差異通過區分式樣差異來描述。使用通過在相對于Y軸方向平行的方向上移動線A_A(其也是線性超聲探頭Ila 的位置)采集的超聲圖像EG或者使用通過以與旋轉方向成180度角旋轉A-A線采集的超聲圖像EG，操作者在身體表面上標記顯示區域PAl和顯示區域PA2。從而，操作者可以在身體表面上以二維形式畫出腫瘤線TL和血管線BL，如在圖7(a)中指示的。因此，操作者能夠畫出切口線CL來識別用于進行安全手術的切口方向。在圖6和圖7中，探頭顯示單元13a和超聲圖像EG的位置以相同放大率顯示。當超聲圖像EG放大或縮小時，位置輸出單元33根據放大率將邊界位置的坐標轉化為探頭顯示單元13a的坐標。在圖6中，計算兩條路線GLl和GL2 (兩個具體索引MKl和MK2與身體表面垂直交叉的路線)以及兩個邊界位置BPl和BP2并在超聲圖像EG上顯示它們；然而，在身體表面上標記腫瘤TM范圍的情況下，因為不必傾斜路線GL，從而可以從顯示單元50中消除兩條路線GLl和GL2以及兩個邊界位置BPl和BP2。(第二實施例)在第二實施例的超聲診斷設備中，在第一實施例中說明的探頭顯示單元13a配置為位置顯示設備并且作為可移除形式配置。將探頭顯示單元13a和位置顯示處理單元34改變為可移除形式的益處是增加了可移除超聲探頭的種類。超聲診斷設備120的配置與先前在第一配置中說明的配置類似；因此，相同的編號用于相同配置，并且省略先前說明過的相同配置的說明。具有可移除位置顯示單元的超聲探頭不僅可以與第一實施例中描述的線性超聲探頭Ila —起使用，還可以與凸超聲探頭lib或者扇面超聲探頭Ilc 一起使用。將探頭顯示單元13a固定至凸超聲探頭lib和扇面超聲探頭Ilc的示例在下文說明。盡管在圖中沒有描述，位置顯示設備在探頭顯示單元13a上具有固定設備，例如夾子。當超聲診斷設備120想要在身體表面上標記索引時，探頭顯示單元13a固定到預定超聲探頭。圖8(a)是將探頭顯示單元13a固定到凸超聲探頭lib上的示意圖。因為凸超聲探頭lib的超聲換能器(未在圖上描述)以扇形形成，超聲圖像EG也以扇形顯示。如在圖8(a)中描述的，超聲圖像EG是從凸超聲探頭lib和身體表面的接觸點延展的橫截面圖像。而且，探頭顯示單元13a在可以由凸超聲探頭lib對于X軸方向采集的范圍中形成。超聲診斷設備的位置輸出單元33 (參考圖1)根據從凸超聲探頭lib采集的信息校正向扇形方向延展的超聲圖像EG的具體索引MK的坐標，轉化為探頭顯示單元13a的坐標并以實際尺寸顯示。而且，超聲診斷設備120在存儲器20中存儲由凸超聲探頭lib采集的超聲圖像EG的坐標的校正值。探頭顯示單元13a基于索引形狀或例如顏色等附加信息顯示所采集的具體索引 MK的位置信息作為顯示索引PP。圖8(b)是將探頭顯示單元13a固定到扇面超聲探頭Ilc上的示意圖。扇面超聲探頭1 Ic配置成具有與凸超聲探頭1 Ib相比更狹窄的超聲換能器(未在圖上描述)，并且它的超聲圖像EG以扇形顯示。如在圖中示出的，扇面超聲探頭Ilc采用具有比凸超聲探頭lib(在圖8(a)中描述)更小的接觸點的方式來配置。而且，相比于超聲探頭11b，超聲圖像向扇形方向延展。相似地，超聲診斷設備的位置輸出單元33根據從扇面超聲探頭Ilc采集的信息校正向扇形方向延展的超聲圖像EG的具體索引MK的坐標，轉化為探頭顯示單元13a的坐標并以實際尺寸顯示。同樣，超聲診斷設備120在存儲器20中存儲由凸超聲探頭Ilc采集的超聲圖像EG的坐標的校正值。在該實施例中，具體索引MK用于說明；與第一實施例相似，具體區域MA可以在探頭顯示單元13a中顯示。(第三實施例)在第一實施例和第二實施例中的探頭顯示單元13a指示對于長軸方向(X軸方向) 的超聲探頭的位置。在第三實施例中的二維超聲探頭Ild上，探頭顯示單元13b固定到對于短軸方向(Y軸方向)的二維超聲探頭lid。二維超聲探頭Ild在第一實施例和第二實施例中指示的超聲診斷設備中使用。將二維超聲探頭Ild固定到第一實施例的超聲診斷設備的示例在下文說明。相同的編號用于相同配置，并且省略先前說明過的相同配置的說明。該實施例中的二維超聲探頭Ild包括矩陣陣列換能器17，其以二維形式放置。圖9是二維超聲探頭Ild配置的透視圖。如在圖9中說明的，二維超聲探頭Ild包括箱體19、換能器單元12b、探頭顯示單元13a、i;3b和電纜18。圖2描述了二維超聲探頭Ild的內部配置以提供更好的理解。在二維超聲探頭Ild中，嵌入的換能器單元12b和探頭顯示單元13a和13b通過并行總線PB與傳送/接收單元10以及CPU30 (參考圖1)通信。如在圖中指示的，換能器單元12b包括矩陣陣列換能器17、匹配層15和基底材料16。矩陣陣列換能器17配置有在朝X軸方向和Y軸方向的二維中放置的多個超聲換能器。傳送/接收單元10驅動矩陣陣列換能器17，來形成掃描預置三維感興趣區域的超聲波束。傳送的超聲波束在目標對象內部反射，并且反射波由矩陣陣列換能器17接收。傳送 /接收單元10放大并延遲在矩陣陣列換能器17中接收的信號，并產生對應于感興趣區域的多個波束形成信號。圖像處理單元31基于預置透視，通過處理在矩陣陣列換能器17中產生的波束形成信號，產生感興趣區域的繪制圖像。顯示單元50顯示由圖像處理單元31產生的渲染圖像。因此，通過在多個三維區域上使用超聲進行掃描、在每個掃描區域上獨立地設置透視點以及以并行方式顯示多個圖像，矩陣陣列換能器17可以采集關于多個三維區域的體渲染圖像。由此矩陣陣列換能器17可以高速地掃描多個三維感興趣區域。探頭顯示單元13a和探頭顯示單元1 配置成具有液晶面板。探頭顯示單元13a 安置在對于長軸(X軸)方向的二維超聲探頭Iid中，并且探頭顯示單元1 安置在對于短軸(Y軸)方向的二維超聲探頭Ild中。索引輸入單元32從渲染圖像設置具體區域MK，位置輸出單元將具體索引MK轉化為實際尺寸的坐標，并劃分為對于X軸方向的位置和對于Y軸方向的位置用于輸出。探頭顯示單元13a用索引顯示對于X軸方向的具體索引MK的位置。探頭顯示單元1 用索引顯示對于Y軸方向的具體索引MK的位置。而且，探頭顯示單元13a和探頭顯示單元13b不僅可以顯示具體索引MK，還可以顯示具體區域MA。在第三實施例中，探頭顯示單元13a和探頭顯示單元13b固定到二維超聲探頭 lid;然而，如在第二實施例中指示的，可以使用可移除的探頭顯示單元13a和探頭顯示單元 13b0(第四實施例)在第四實施例中的超聲診斷設備100中，可以探測血管的范圍以在超聲探頭11上顯示。在下文說明血液流動探測單元39，其為探測血液流動區的部分。在第一實施例中，說明了使用超聲診斷設備100將針穿刺至腫瘤；相同的方法可應用于將針穿刺至血管BV。在第四實施例中，說明了操作者在超聲診斷設備100中選擇血管穿刺模式的情況。在輸入單元40中，選擇血管穿刺模式，并且CPU 30的血液流動區探測單元39開始運轉(參考圖1)。血液流動區探測單元39采用后臺處理，并且操作者能夠通過超聲探頭 11的探頭顯示單元13a確認血液流動區探測單元39的處理結果。血液流動區探測單元39 獲得由圖像處理單元31計算的多普勒信息，并探測血管BV。而且，血液流動區探測單元39 可以自動傳輸坐標信號至位置輸出單元33。圖10是圖示在超聲圖像EG上探測動脈BVa和靜脈BVb的圖。如圖上描述的，顯示了動脈BVa和靜脈BVb的血管BV的短軸圖像。血液流動區探測單元39從多普勒信息識別血管BV，并且一旦血管BV識別為動脈BVa或靜脈BVb，超聲圖像EG將它在超聲圖像EG 頂部上的區域作為顏色信息顯示。例如，動脈BVa可以以紅色顯示，并且靜脈BVb可以以藍色顯示。血液流動區探測單元39采集對于X軸方向的動脈BVa和靜脈BVb的范圍、Y軸的位置以及顏色信息，并傳送至位置輸出單元33。位置輸出單元33以實際尺寸轉化為短軸圖像的位置和寬度(血管直徑)，并傳送至探頭顯示單元13a。探頭顯示單元13a可以分別將動脈BVa和靜脈BVb的位置作為顯示區域PAl和顯示區域PA2而顯示。超聲診斷設備100可以在操作血液流動區探測單元39時在探頭顯示單元13a上一直顯示探測到的血管BV ；因此，當操作者將血管BV的顯示角度從短軸方向改變至長軸方向時，操作者可以確認所期望的血管BV是動脈BVa還是靜脈BVb。例如，當超聲探頭11安置在動脈BVa的頂部上時，探頭顯示單元13a的顏色變紅。而且，在由第四實施例中指示的矩陣陣列換能器17組成的超聲探頭Ild的情況下，即使捕獲了對于長軸方向的血管的圖像，該血管BV的位置也可以在探頭顯示單元1
上顯不。
部件列表
100超聲診斷設備120超聲診斷設備
10傳送/接收單元11探頭
Ila線性超聲探頭lib凸超聲探頭
Ilc扇面超聲探頭Ild二維超聲探頭
12a換能器單元12b換能器單元
13a探頭顯示單元13b探頭顯示單元
14線性換能器15匹配層
16基底材料17矩陣陣列換能器
18電纜19箱體
20存儲器30CPU
31圖像處理單元32索引輸入單元
33位置輸出單元39血液流動區探測單元
40輸入單元50顯示單元
BL血管線BPl邊界位置
BP2邊界位置BV血管
CL切口線EG超聲圖像
GLl路線GL2路線
MAl具體區域MA2具體區域
MKl具體位置MK2具體位置
PAl顯示區域PA2顯示區域
PB并行總線PPl顯示位置
PP2顯示位置TL腫瘤線
TM腫瘤BVa血管(動脈)
BVb 血管(靜脈)
權利要求
1.一種連接至超聲診斷設備的超聲探頭，所述超聲診斷設備具有用于顯示超聲圖像的顯示單元，所述超聲探頭包括在預定方向上排列的換能器陣列，用于傳送超聲至目標對象并且接收反射的超聲； 固定到所述超聲探頭的探頭顯示單元，其具有與所述超聲探頭中的所述換能器陣列的長度相同的長度或具有比所述換能器陣列的長度更長的長度；以及顯示控制單元，用于基于由在所述圖像顯示單元中顯示的所述超聲圖像指定的具體信息將所述具體信息的對應位置顯示到所述探頭顯示單元。
2.如權利要求1所述的超聲探頭，其中所述具體信息是對于所述預定方向的所述目標對象的部位的端部，并且所述顯示控制單元將一個端部與另一個端部分開，用于在所述探頭顯示單元上顯示兩個點。
3.如權利要求1所述的超聲探頭，其中所述具體信息是對于所述預定方向的所述目標對象的部位的寬度，并且所述顯示控制單元在所述探頭顯示單元中顯示所述寬度的區域。
4. 一種以可移除方式固定到超聲探頭的位置顯示設備，所述超聲探頭連接至超聲診斷設備，其包括用于顯示超聲圖像的圖像顯示單元，所述位置顯示設備包括固定到所述超聲探頭的探頭顯示單元，其具有與所述超聲探頭中的換能器陣列的長度相同的長度或具有比該換能器陣列的長度更長的長度；以及顯示控制單元，用于基于由在所述圖像顯示單元中顯示的所述超聲圖像指定的具體信息將對應位置顯示到所述探頭顯示單元，其中所述探頭顯示單元采用所述探頭顯示單元在所述換能器陣列排列的所述方向上對應于所述換能器陣列的方式固定到所述超聲探頭。
5.如權利要求4所述的位置顯示設備，其中所述具體信息是關于所述預定方向的所述目標對象的所述部位的端部，并且所述顯示控制單元將一個端部與另一個端部分開，用于在所述探頭顯示單元上顯示兩個點。
6.如權利要求4所述的位置顯示設備，其中所述具體信息是對于所述預定方向的所述目標對象的所述部位的寬度，并且所述顯示控制單元在所述探頭顯示單元中顯示所述寬度的區域。
7. 一種超聲診斷設備，其包括 圖像顯示單元，用于顯示超聲圖像；具體信息輸入單元，用于將具體信息輸入到在所述圖像顯示單元中顯示的預定方向上的所述超聲圖像；輸出單元，用于輸出所述具體信息的信號；超聲探頭，用于將換能器陣列對于所述預定方向放置，該超聲探頭傳送超聲至目標對象并從所述目標對象接收反射的超聲；固定到所述超聲探頭的探頭顯示單元，其具有與所述超聲探頭中的所述換能器陣列的長度相同的長度或具有比所述換能器陣列的長度更長的長度；以及顯示控制單元，用于基于從所述輸出單元輸出的信號將對應位置顯示到所述探頭顯示單元。
8.如權利要求7所述的超聲診斷設備，其中所述具體信息包括第一具體信息和在所述預定方向上不同于所述第一具體信息的第二具體信息，并且所述顯示控制單元以對于所述預定方向可識別的方式在所述探頭顯示單元上顯示所述第一具體信息和所述第二具體信肩、ο
9.如權利要求7所述的超聲診斷設備，其中所述具體信息包括所述第一具體信息和在所述預定方向的正交方向上不同于所述第一具體信息的所述第二具體信息，并且所述顯示控制單元以對于所述正交方向可識別的方式顯示所述第一具體信息和所述第二具體信息。
10.如權利要求7所述的超聲診斷設備，其包括用于探測所述目標對象的血液流動區的血液流動區探測單元，其中所述具體信息輸入單元輸入由所述血液流動區探測單元探測到的所述血液流動區作為所述具體信息。
11.如權利要求7-9中任一項所述的超聲診斷設備，其中所述具體信息輸入單元包括固定到所述圖像顯示單元的表面的觸摸屏。
12.如權利要求7-11中任一項所述的超聲診斷設備，其中所述具體信息是對于預定方向的所述目標對象的部位的兩端部，并且所述顯示控制單元將一個端部與另一個端部分開，用于在所述探頭顯示單元上顯示兩個點。
13.如權利要求7-11中任一項所述的超聲診斷設備，其中所述具體信息是對于所述預定方向的所述目標對象的部位的寬度，并且所述顯示控制單元在所述探頭顯示單元中顯示所述寬度的所述區域。
全文摘要
本發明涉及超聲探頭、位置顯示設備和超聲診斷設備。一種連接至超聲診斷設備(其具有用于顯示超聲圖像的顯示單元)的超聲探頭，所述超聲探頭包括在預定方向上排列的換能器陣列，用于傳送超聲至目標對象并且接收反射的超聲；固定到所述超聲探頭的探頭顯示單元，其具有與所述超聲探頭中的所述換能器陣列的長度相同的長度或具有比所述換能器陣列的長度更長的長度；以及顯示控制單元，用于基于由所述圖像顯示單元中顯示的所述超聲圖像指定的具體信息將所述具體信息的對應位置顯示到所述探頭顯示單元。
文檔編號A61B8/00GK102551805SQ20111046254
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月30日 優先權日2010年11月30日
發明者小笠原正文, 野崎光弘 申請人:Ge醫療系統環球技術有限公司