超声波探头、超声波图像显示装置

技术领域

本发明涉及一种正交配置有多个线性振子阵列的结构的超声波探头、以及通过使用该超声波探头发送和接收超声波来同时显示2个正交界面的超声波图像的超声波图像显示装置。

背景技术

在医疗现场，广泛地进行穿刺生物体组织(被检体)的行为，例如普通注射、神经阻滞注射、血液收集、导管插入等。当进行神经阻滞注射或导管插入等操作时，如果未准确地穿刺被检体的目标部位，则可能会损坏生物体组织。在这种背景下，近年来，提出了一种超声波引导技术，其中使用超声波探头来捕捉目标部位和穿刺针的状态，并且在用超声波截面图像观察它们的同时进行穿刺。

以往，在使用超声波引导技术的装置中，使用常规的超声探头(所谓的单平面型探头)来捕捉一个截面图像，并且显示该截面图像以进行穿刺。然而，在传统的装置中，仅能够确认横截面和纵截面中的任意一个，无法同时捕捉被检体的目标部位和穿刺针的全貌。因此，即使在穿刺针未被准确地穿刺的情况下，也存在操作者难以注意到该情况的问题。因此，为了进行准确的穿刺，在重复精细的探针操作的同时，必须一点一点地推进穿刺针，操作繁杂。

因此，本申请的发明人等为了同时捕捉到目标部位和穿刺针的全貌，过去提出了一种配备有超声波探头(所谓的双平面型探针)的超声波图像显示装置，所述超声波探头能够用2个正交的截面(横截面和纵截面)同时进行观察(例如参照专利文献1等)。这种超声波探头由于是通过将纵截面用的线性振子阵列和横截面用的线性振子阵列配置成T形而形成的，因此也称为T型探头。每个线性振子阵列分别发送在阵列宽度方向上聚集并聚焦的超声波。并且，如果使用该超声波探头，则认为医师等操作者通过观察正交的2个截面的超声波图像，能够同时捕捉到目标部位和穿刺针的全貌。

此外，鉴于想更容易地且可靠地穿刺目标部位这一需求，本申请的发明人等过去提出了一种具有作为辅助器械的一种的穿刺引导配件的超声波探头(例如参照专利文献2等)。通常，在生物体组织上穿刺针的前端最先通过的点(穿刺点)被设置在阵列彼此交叉的部位的附近。并且，如果使用该穿刺引导配件，则穿刺针能够以规定的角度被引导，并且沿着纵截面通过穿刺点。在具备专利文献2的超声波探头的超声波图像显示装置中，为了预先指示横截面中穿刺针的前端开始可见的深度位置，而显示框状的引导标记。因此，当圆形图像出现在引导标记中时，医师等操作者能够掌握刚通过穿刺点后的穿刺针的前端位置。此时，刚通过穿刺点后的穿刺针的前端首先仅由来自横截面用的线性振子阵列的超声波束来捕捉。当穿刺针插入更深时，能够通过来自横截面用的线性振子阵列和纵截面用的线性振子阵列的这两超声波束来捕捉。

现有技术文献

专利文献

专利文件1专利第5292581号公报

专利文献2专利第6019369号公报

发明内容

本发明所要解决的技术问题

在上述传统的超声波探头中，通过使2个超声波束分别聚集而使切片宽度变窄，从而得到清晰的截面图像。但是，如果来自横截面用的线性振子阵列的超声波束的切片宽度较窄，则由超声波束捕捉的穿刺针的长度会变短，在横截面的截面图像中只能将穿刺针识别为圆形的小点。因此，即使能够确认穿刺针的前端是否位于横截面图像的中心(即，穿刺针的插入位置是否正确)，也无法确认穿刺针的插入方向是否正确。因此，例如在没有穿刺引导配件的自由状态下进行穿刺时，很难在纵截面上沿该方向准确地插入穿刺针。

解决问题的手段

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种能够掌握刚穿刺后的穿刺针的插入位置和插入方向的超声波探头。此外，本发明的另一目的在于提供一种超声波图像显示装置，所述超声波图像显示装置在使用上述优异的超声波探头的情况下，能够以易于直观地理解插入位置和插入方向的方式显示刚穿刺后的穿刺针。

为了解决上述课题，权利要求1所述的发明的要旨是超声波探头，其具有：第1线性振子阵列，其用于获取第1截面图像，通过在探针主体的底面上排列多个第1振子而形成；以及第2线性振子阵列，其用于获取第2截面图像，在所述第1线性振子阵列的至少一端部与所述第1线性振子阵列正交配置，通过排列多个第2振子而形成，其中，在所述第2线性振子阵列中，在位于所述第1线性振子阵列的所述端部的延伸部上的交叉部位的附近设有穿刺点，所述穿刺点用于在对被检体进行穿刺时使穿刺针通过，其特征在于，所述第1线性振子阵列发送在与所述第1振子的排列方向正交的宽度方向上变窄且在第1焦点处聚集的超声波，所述第2线性振子阵列中的至少所述交叉部位发送在与第2线性振子阵列的排列方向正交的宽度方向上变窄且在比所述第1焦点更远位置的第2焦点处聚集的超声波、或者在该宽度方向上不聚集的超声波。

因此，根据权利要求1所述的发明，由于来自位于穿刺点附近的交叉部位的超声波束的切片宽度变宽，使得由该超声波束捕捉的穿刺针的长度变长。因此，在第2截面的截面图像中，能够将穿刺针识别为沿针的插入方向延伸的短线段。因此，不仅能够掌握刚穿刺后的穿刺针的插入位置，还能够掌握插入方向。

权利要求2所述的发明的要旨如下：在权利要求1中，所述第1线性振子阵列具有由比所述被检体更软的材料形成的截面凸透镜形状的声透镜，所述第2线性振子阵列具有由比所述被检体更硬的材料形成的截面凸透镜形状的声透镜，并且发送在与所述第2振子的排列方向正交的宽度方向不聚集而在所述宽度方向上发散的超声波。

因此，根据权利要求2所述的发明，从第1线性振子阵列发出的超声波束通过由比被检体更软的材料形成的截面凸透镜形状的声透镜而聚集在第1焦点处。相反，从第2线性振子阵列发出的超声波束即使通过由比被检体更硬的材料形成的截面凸透镜形状的声透镜也不会在与第2振子的排列方向正交的宽度方向聚集而在所述宽度方向发散。因此，来自位于穿刺点附近的交叉部位的超声波束的切片宽度变宽，使得由该超声波束捕捉的穿刺针的长度变长。

权利要求3所述的发明的要旨如下：在权利要求1中，所述第1线性振子阵列具有由比所述被检体更软的材料形成的截面凸透镜形状的声透镜，所述第2线性振子阵列具有由比所述被检体更软的材料形成的截面凹透镜形状的声透镜，并且发送在与所述第2振子的排列方向正交的宽度方向不聚集而在所述宽度方向上发散的超声波。

因此，根据权利要求3所述的发明，从第1线性振子阵列发出的超声波束通过由比被检体更软的材料形成的截面图形透镜形状的声透镜而聚集在第1焦点处。相反，从第2线性振子阵列发出的超声波束即使通过由比被检体更软的材料形成的截面凹透镜形状的声透镜也不会在与第2振子的排列方向正交的宽度方向聚集而在所述宽度方向发散。因此，来自位于穿刺点附近的交叉部位的超声波束的切片宽度变宽，使得由该超声波束捕捉的穿刺针的长度变长。

权利要求4所述的发明的要旨如下：在权利要求1中，所述第1线性振子阵列具有由比所述被检体更软的材料形成的截面凸透镜形状的声透镜，所述第2线性振子阵列由比所述被检体更软的材料形成，所述第2线性振子阵列中的至少所述交叉部位呈无凹凸的平坦形状，并且发送在与所述第2振子的排列方向正交的宽度方向不聚集而是直线前进或在所述宽度方向上发散的超声波。

因此，根据权利要求4所述的发明，从第1线性振子阵列发出的超声波束通过由比被检体更软的材料形成的截面图形透镜形状的声透镜而聚集在第1焦点处。相反，从第2线性振子阵列中的至少交叉部位发出的超声波束即使通过无凹凸的平坦形状的所述交叉部位，也不会在与第2振子的排列方向正交的宽度方向聚集，而是直线前进或者在所述宽度方向上发散。因此，来自位于穿刺点附近的交叉部位的超声波束的切片宽度变宽，使得由该超声波束捕捉的穿刺针的长度变长。

为了解决上述另一课题，权利要求5所述的发明的要旨是超声波图像显示装置，所述超声波图像显示装置是在将穿刺针刺入被检体时，对所述被检体进行超声波的发送和接收，从而能够在同一屏幕上同时显示与所述被检体的第1截面对应的第1截面图像和与所述第1截面正交的第2截面对应的第2界面图像的装置，其特征在于，具有：权利要求1-4中的任一项所述的超声波探头，以及垂直线显示部，其显示通过所述第2截面图像的大致中央部分而沿垂直方向延伸的垂直线。

因此，根据权利要求5的发明，当在穿刺点处进行穿刺时，通过切片宽度变宽的超声波束来捕捉穿刺针，并且该捕捉到的穿刺针的前端的图像出现在垂直线的附近。此时的穿刺针的前端表现为沿针的插入方向延伸的短线段的图像。因此，能够以沿垂直方向延伸的垂直线为基准对其与穿刺针前端的图像进行比较，从而在直观上容易理解插入位置和插入方向。因此，能够在纵截面上沿该方向准确地插入穿刺针。

发明效果

如上所述，根据权利要求1-4所述的发明，能够提供一种能够掌握刚穿刺后的穿刺针的插入位置和插入方向的超声波探头。

此外，根据权利要求5所述的发明，能够提供一种超声波图像显示装置，所述超声波图像显示装置在使用上述优异的超声波探头的情况下，能够以易于直观地理解插入位置和插入方向的方式显示刚穿刺后的穿刺针。

附图说明

图1是表示将本发明具体化的第1实施方式的超声波图像显示装置(血管摄影装置)的整体示意图。

图2是表示第1实施方式的血管摄影装置的电气结构的框图。

图3是表示第1实施方式中的超声波探头的探头主体的立体图。

图4是表示第1实施方式的超声波探头所具有的第1线性振子阵列和第2线性振子阵列的示意性立体图。

图5(a)是第1实施方式的超声波探头所具有的第1线性振子阵列和第2线性振子阵列的示意性平面图，图5(b)是图5(a)中的线A1-A1截面图，图5(c)是图5(a)中的线A2-A2截面图，图5(d)是图5(a)中的线A3-A3截面图。

图6(a)是用于说明图5(a)的线A1-A1截面中超声波的行进方向的示意图，图6(b)是用于说明图5(a)中的线A3-A3截面中超声波的行进方向的示意图。

图7是用于说明第1实施方式中使用超声波探头的方法的示意图。

图8是表示第1实施方式中在插入穿刺针之前的第1截面图像和第2截面图像的说明图。

图9是表示第1实施方式中在插入穿刺针之后的第1截面图像和第2截面图像的说明图。

图10(a)是表示当使用传统技术的超声探头时，在进行穿刺时出现在框形引导标记内的穿刺针的图像的示意图，图10(b)和10(c)是表示当使用第1实施方式的超声波探头时，在进行穿刺时出现在框形引导标记内的穿刺针的图像的示意图。

图11(a)是第2实施方式的超声波探头所具有的第1线性振子阵列和第2线性振子阵列的示意性平面图，图11(b)是图11(a)中的线B1-B1截面图，图11(c)是图11(a)中的线B2-B2截面图，图11(d)是图11(a)中的线B3-B3截面图。

图12(a)是第3实施方式的超声波探头所具有的第1线性振子阵列和第2线性振子阵列的示意性平面图，图12(b)是图12(a)中的线C1-C1截面图，图12(c)是图12(a)中的线C2-C2截面图，图12(d)是图12(a)中的线C3-C3截面图。

图13(a)是用于说明图12(a)中的线C1-C1截面中超声波的行进方向的示意图，图(6b)是用于说明图12(a)中的线C3-C3截面中超声波的行进方向的示意图。

图14(a)是另一实施方式的超声波探头所具有的第1线性振子阵列和第2线性振子阵列的示意性平面图，图14(b)是图15(a)中的线D1-D1截面图，图14(c)是图14(a)中的线D2-D2截面图，图14(d)是图14(a)中的线D3-D3截面图。

图15(a)是另一实施方式的超声波探头所具有的第1线性振子阵列和第2线性振子阵列的示意性平面图，图15(b)是图15(a)的线E1-E1截面图，图15(c)是图15(a)中的线E2-E2截面图，图15(d)是图15(a)中的线E3-E3截面图。

图16(a)是用于说明图15(a)中的线E1-E1截面中超声波的行进方向的示意图，图16(b)是用于说明图15(a)中的线E3-E3截面中超声波的行进方向的示意图。

具体实施方式

[第1实施方式]

下面基于图1～图9详细说明将本发明具体化为作为超声波图像显示装置的血管摄影装置的一个实施方式。

图1是表示本实施方式的血管摄影装置1的整体示意图，图2是表示该血管摄影装置1的电气结构的框图。

如图1和图2所示，本实施方式的血管摄影装置1具有装置主体2和与该装置主体2连接的超声波探头3。例如在将导管等穿刺针6插入生物体组织4(被检体)内的静脉82中时，使用该血管摄影装置1。该血管摄影装置1在同一屏幕10上同时显示表示静脉82的横截面的第2截面图像8(短轴图像)和表示静脉82的纵截面的第1截面图像9(长轴图像)(参照图8～图9)。

如图1～图3所示，超声波探头3具有信号电缆11、与信号电缆11的前端连接的探头主体12、可装卸地固定在探头主体12上的穿刺引导配件14(穿刺引导机构)以及设置在信号电缆11的基端上的探头侧连接器15。在装置主体2上设有连接器16，在该连接器16上连接有超声波探头3的探头侧连接器15。

如图2、图3、图4和图5所示，由于能够用正交的两个截面(横截面及纵截面)同时观察该超声波探头3，所以该超声波探头3被称为双平面型探头。成为探头主体12的底面的振子设置面20是与生物体组织4的接触面，形成为用于发送和接收超声波的收发面。在该振子设置面20上配置有第1线性振子阵列91和第2线性振子阵列92。第1线性振子阵列91是用于获取纵截面图像(第1截面图像9)的振子阵列，通过排列多个第1振子91a来配置。如图2所示，第1线性振子阵列91沿长轴方向Y延伸，并且位于振子设置面20上的探头主体12的中心线L0上。第2线性振子阵列92是用于获取横截面图像(第2截面图像8)的振子阵列，并且通过排列多个第2振子92a来配置。如图2所示，第2线性振子阵列92沿短轴方向X延伸，具体地以与第1线性振子阵列91正交的方式配置在第1线性振子阵列91的一端部93。由于该超声波探头3被配置成第1线性振子阵列91和第2线性振子阵列92形成大致T形，所以该超声波探头3也被称为T型探头。

更具体地，第1线性振子阵列91中的多个第1振子91a沿着与纵截面对应的长轴方向Y直线性地排列。此外，第2线性振子阵列92中的多个第2振子92a沿着与横截面对应的短轴方向X直线性地排列。在本实施方式中，属于第2线性振子阵列92的第2振子92a的元件数例如是48个，属于第1线性振子阵列91的第1振子91a的元件数例如是比48多的数(例如80个)。因此，第1线性振子阵列9在排列方向的长度比第2线性振子阵列92在排列方向的长度长。

在本实施方式的超声波探头3中，配置成大致T字形的第1线性振子阵列91和第2线性振子阵列92中的超声波的扫描例如从短轴方向X的第2线性振子阵列92的一端的第2振子92a开始。并且，朝着短轴方向X上第2线性振子阵列92的另一端的第2振子92a，逐个元件地依次进行超声波扫描。具体地，朝着上述方向逐个元件地依次发送例如5MHz的超声波。接着，从位于短轴方向X上第2线性振子阵列92的大致中央处的长轴方向Y上第1线性振子阵列91的一端的第1振子91a朝另一端的第1振子91a逐个元件地依次进行超声波扫描。

在探针主体12中，在沿长轴方向Y延伸的第1线性振子阵列91的延长线(振子设置面20上的探针主体12的中心线L0)上且振子设置面20的端缘部(在图2中为下侧，在图3中为左侧的端缘部)上设有定位部31。定位部31是用于在确定穿刺针6对生物体组织4的插入位置时，使穿刺针6的前端71侧抵接并进行引导的凹部。该定位部31是穿刺点P1，所述穿刺点P1是在穿刺时使穿刺针6通过的位置，设置在交叉部位K1的附近，所述交叉部位K1是第2线性振子阵列92中的第1线性振子阵列91的端部的延伸区域(参照图5(a)等)。

在生物体组织4接触的探针主体12的振子设置面20上，在短轴方向X的两端部，沿长轴方向Y设置有用于避免生物体组织4的观察部位的压迫的凸条部32(参照图3)。通过在探针主体12的振子设置面20上分开地设置一对凸条部32，使得振子设置面20侧的一对凸条部32之间的区域不会被过强地压迫。因此，能够防止位于观察部位的静脉82被压扁，并且能够可靠地穿刺静脉82。

如图4、图5、图6所示，在第1线性振子阵列91和第2线性振子阵列92的超声波放射面侧，分别隔着声匹配层90配设有声透镜29、声透镜30。此外，在第1线性振子阵列91和第2线性振子阵列92的超声波放射面的相反侧配设有用于防止超声波向后方传播的背衬材料(未图示)。本实施方式的第1线性振子阵列91具有截面凸透镜形状的声透镜29，所述声透镜29以与生物体组织4接触的外表面膨胀的方式弯曲而成。另外，本实施方式的第2线性振子阵列92具有截面凸透镜形状的声透镜30，所述声透镜30以与上述声透镜29相同的曲率弯曲而成。但是，这两个声透镜29、声透镜30的材质不同。即，第1线性振子阵列91用的声透镜29使用比生物体组织4更软的合成树脂材料形成，相反，第2线性振子阵列92用的声透镜30使用比生物体组织4更硬的合成树脂材料形成。换言之，第1线性振子阵列91用的声透镜29使用音速比生物体组织4快的材料形成，相反，第2振子阵列92用的声透镜30使用音速比生物体组织4慢的材料形成。在本实施例的情况下，具体地使用硅树脂形成声透镜29，使用聚酰亚胺树脂形成比声透镜29更硬的声透镜30。另外，声透镜29可以使用上述硅树脂以外的比较软的合成树脂形成。此外，声透镜30除了使用上述聚酰亚胺类树脂以外，还可以使用例如丙烯酸类树脂或聚苯乙烯类树脂等比较硬的合成树脂来形成。

图6(a)是用于说明图5(a)中的线A1-A1截面中超声波的行进方向的示意图。图(6b)是用于说明图5(a)中的线A3-A3截面中超声波的行进方向的示意图。在这些图中绘制了向下箭头。这些箭头表示每个部分的声速，箭头越长，声速越快。

在具有由音速比生物体组织4快的材料构成的声透镜29的第1线性振子阵列91的情况下，与通过声透镜29的宽度方向中心部而在生物体组织4中行进的超声波相比，通过声透镜29的宽度方向端部而在生物体组织4中行进的超声波在同一时间内到达的更远(参照图6(a))。其结果，第1线性振子阵列91发出的超声波在第1振子91a的整个排列方向上，在第1振子91a的宽度方向上变窄，在第1焦点F1处聚集。

相反，在具有由音速比生物体组织4慢的材料构成的声透镜30的第2线性振子阵列92的情况下，与通过声透镜30的宽度方向端部而在生物体组织4中行进的超声波相比，通过声透镜30的宽度方向中心部而在生物体组织4中行进的超声波在同一时间内到达的更远(参照图6(b))。其结果，使得第2线性振子阵列92发出的超声波在包括交叉部位K1的第2振子92a的整个排列方向上，在第2振子92a的宽度方向不聚集而发散。

如图1、图2所示，穿刺引导配件14具有：穿刺引导部35，其形成有用于引导穿刺针6的引导槽33；角度调整机构35，其能够多级地调整穿刺针6的插入角度；以及嵌入并固定于探针主体12的侧面下部的固定部36。穿刺引导配件14在穿刺针6位于第1截面图像8所示的横截面的中央部的状态下，引导穿刺针6，以使穿刺针6沿着第2截面图像9所示的纵截面以规定的角度插入生物体组织4。本实施方式的穿刺引导配件14是使用柔性树脂材料形成的树脂成型部。

探头主体12的下部具有锤头型外形(大致T形)，其中配置在前端侧的第1线性振子阵列91在横向方向上突出(参照图2和3)。在穿刺引导配件14中，固定部36沿着该锤头型的外形形状形成为环状。在固定部36的内周侧形成有例如卡合凹部(省略图示)，通过卡合凹部与形成在探针主体12上的卡合凸部(省略图示)相卡合，将穿刺引导配件14固定在探针主体12上。

在穿刺引导配件14中，在固定部36的一端设有角度调整机构35，在角度调整机构35上可装卸地安装有穿刺针引导部34。穿刺针引导部34在从振子设置面20向上方离开的位置突出。角度调整机构35是使穿刺针引导部34在以探针主体12的定位部31为中心的周向上多级地移动，并且可固定地设置在各位置处的调整机构。在该角度调整机构35上设置有例如3级切换位置。

穿刺针引导部34的引导槽33形成为在从振子设置面20进行投影时，存在于探针主体12的中心线L0上，并且沿着该中心线L0延伸。穿刺针引导部34由2根棒状部件40构成，并且被形成为使得从上面观察的形状为大致U字状，所述棒状部件40在与第1线性振子阵列91中的第1振子91a的排列方向平行的方向上延伸设置且基端部相互连结。并且，在穿刺针引导部34中，设置在2根棒状部件40之间的间隙是引导槽33。在将穿刺引导配件14安装在探针主体12的状态下，在探针主体12的中心线L0上配置有引导槽33。在引导槽33中设有用于导入穿刺针6的开口41和使导入的穿刺针6抵接的底部42。另外，在穿刺针引导部34的引导槽33中设有穿刺针导入部43，所述穿刺针导入部43形成为槽宽随着朝向开口41侧而逐渐变宽。

并且，通过组合引导槽33的底部42和探针主体12的定位部31来确定穿刺针6的插入角度。即，通过使穿刺针6的前端71与探针主体12的定位部31抵接，并且使穿刺针6的侧面与引导槽33的底部42抵接，来确定穿刺针6对生物体组织4的插入角度。此外，在穿刺引导配件14中，通过操作角度调整机构35，使穿刺针引导部34移动来改变引导槽33的底部42的位置，从而多级地调整由底部42和定位部31确定的穿刺针6的插入角度。

接着，基于图2对血管摄影装置1的电气结构进行详细说明。

如图2所示，血管摄影装置1的装置主体2具有控制器50、脉冲产生电路51、发送电路52、接收电路53、信号处理部54、图像处理部55、存储器56、存储装置57、输入装置58以及显示装置59等。控制器50是包括公知的中央处理装置(CPU)而构成的计算机，利用存储器56执行控制程序，统一控制整个装置。

脉冲产生电路51响应来自控制器50的控制信号而操作，以生成并输出具有规定周期的脉冲信号。发送电路52包括与超声波探头3中的各线性振子阵列91、线性振子阵列92的第1线性振子91和线性振子92的元件数量相对应的多个延迟电路(未图示)。发送电路52基于从脉冲产生电路51输出的脉冲信号，输出根据线性振子阵列91和线性振子阵列92的的振子91a、振子92a而延迟的驱动脉冲。设置每个驱动脉冲的延迟时间，以使超声波探头3输出的超声波在规定的照射点聚焦。

接收电路53包括未图示的信号放大电路、延迟电路和调相加电路。在接收电路53中，放大由超声波探头3中的各线性振子阵列91、线性振子阵列92的振子91a和振子92a接收到的每个反射波信号(回波信号)。而且，在接收电路53中，在将考虑了接收指向性的延迟时间附加到各反射波信号之后，进行调相加法运算。通过该加法运算，调整第1振子91a及第2振子92a的接收信号的相位差。

信号处理部54由未图示的对数转换电路、包络线检波电路、A/D转换电路等构成，基于来自接收电路53的反射波信号数据，生成以亮度的明亮程度表现信号强度的数据(B模式数据)。对数转换电路对反射波信号进行对数转换，并且包络线检波电路检测对数转换电路的输出信号的包络线。此外，A/D转换电路将从包络线检波电路输出的模拟信号转换为数字信号。

图像处理部55基于信号处理部54生成的B模式数据进行规定的图像处理，生成B模式的超声波图像。具体而言，图像处理部55生成亮度与反射波信号的振幅(信号强度)对应的图像数据。所生成的图像数据依次存储在存储器56中。另外，在此，生成表示生物体组织4的横截面的第2截面图像8的图像数据和表示生物体组织4的纵截面的第1截面图像9的图像数据，并将其存储在存储器56中。并且，基于存储在存储器56中的一帧量的图像数据，将生物体组织4的第2截面图像8和第1截面图像9以黑白的浓淡显示在显示装置59上。

输入装置58由键盘61和跟踪球62等构成，用于输入来自用户的请求或指示等。显示装置59例如是LCD或CRT等显示器，用于显示生物体组织4的第1截面图像9和第2截面图像8、用于各种设置的输入屏幕。

如图8～图10所示，在本实施方式的显示装置59的屏幕10上左右并列地同时显示第1截面图像9和第2截面图像8。假设在第2截面图像8的中央部存在沿着屏幕垂直方向直线性延伸的虚拟直线L2，则在与该虚拟直线L2对应的位置实际显示表示穿刺针6行进方向的第1引导线65(垂直线)。此外，在第1截面图像9上，以从屏幕的左上方向右下方直线延伸的方式显示指示插入角度下的穿刺针6的行进路径的第2引导线66。在本实施方式中，第1截面图像8上的以及第2截面图像9上的各引导线65、引导线66以相同的线型(例如虚线)以及线颜色(例如黄色)来显示。

而且，在第1截面图像9上以及第2截面图像8上显示位置显示部，所述位置显示部预先向操作者指示穿刺针6的前端开始可见的深度位置。在本实施方式中，作为位置显示部显示水平线67和引导标记68。本实施方式的引导标记68是在第2截面图像8上的引导线65和水平线67的交叉位置处，在框内显示截面图像的四边形的框状标记。该引导标记68具有比相当于与穿刺针6的前端71对应的图像的直径的部分的尺寸大的尺寸(例如1.5倍-3倍左右的尺寸)。此外，在本实施方式中控制器50用作引导标记显示部，使显示装置59显示引导标记68。

水平线67是相对于探针主体12的振子设置面20水平的线。水平线67以与引导线65、66不同的线型(例如点划线)和不同的线色(例如绿色)显示。另一方面，引导标记68以与引导线65、66相同的线型(例如虚线)和线色(例如黄色)显示。另外，上述各引导线65、66、水平线67以及引导标记68的图像数据存储在存储器56内，控制器50读出这些图像数据并显示在显示装置59上。

存储装置57是磁盘装置或光盘装置等，将控制程序和各种数据存储在记录介质中。控制器50根据输入装置58的指示，将程序或数据从存储装置57转送到存储器56并依次执行。另外，作为控制器50执行的程序，可以是存储在存储卡、软盘(FD)、CD-ROM、DVD、光盘等存储介质中的程序，或者是经由通信介质下载的程序，在执行时，将其安装在存储装置57中进行使用。

接着，针对使用本实施方式的血管摄影装置1将导管的穿刺针6插入到生物体组织4的静脉82中时的操作实例进行说明。

在此，医生等操作者首先判断适合患者的治疗部位的穿刺针6的插入角度。并且，操作者以成为该插入角度的方式对角度调整机构35进行操作，将设定了穿刺针引导部34的位置的穿刺引导配件14安装在探针主体12上。然后，操作者对作为位置信息输入部的输入装置58的键盘61进行操作，输入与角度调整机构35所设定的穿刺针6的插入角度的设定位置对应的位置信息。此时，控制器50将该位置信息暂时存储在存储器56中。另外，操作者可以在不将穿刺引导配件14安装到探头主体12上的情况下进行穿刺，在本实施方式中，主要假设没有穿刺引导配件14而进行穿刺作业的情况来进行说明。

而且，操作者在成为治疗部位的生物体组织4的表面(例如，如图7所示的具有静脉82的前臂4a的表面)上涂敷声介质(无菌凝胶或无菌凝胶)后，经由该声介质使探针主体12的振子设置面20接触。因此，当操作者对设置在输入装置58上的扫描开始按钮(省略图示)进行操作时，控制器50判断该按钮操作，并开启用于显示生物体组织4的截面图像8、9的处理。

在该处理中，控制器50使脉冲产生电路51工作，开始通过超声波探头3发送和接收超声波。具体而言，脉冲产生电路51响应于从控制器50输出的控制信号而工作，并且将规定周期的脉冲信号提供给发送电路52。并且，在发送电路52中，基于脉冲信号，生成具有与各线性振子阵列91、92的振子91a、92a对应的延迟时间的驱动脉冲，并提供给超声波探头3。由此，超声波探头3的各线性振子阵列91、92的振子91a、92a振动，并向生物体组织4照射超声波。在生物体组织4内传播的一部分超声波被生物体组织4的组织边界面(例如血管壁)等反射，被超声波探头3接收。此时，通过超声波探头3的各线性振子阵列91、92的振子91a、92a将反射波转换为电信号(反射波信号)。并且，该反射波信号在接收电路53中被放大等后，输入到信号处理部54。

在信号处理部54中，进行对数转换、包络线检波、A/D转换等信号处理，将转换为数字信号的反射波信号提供给图像处理部55。在图像处理部55中，基于该反射波信号，进行用于生成截面图像8、截面图像9的图像数据的图像处理。并且，控制器50将图像处理部55所生成的各图像数据暂时存储在存储器56中。

控制器50读出存储在存储器56中的各图像数据，生成用于使显示装置59显示第1截面图像9及第2截面图像8的显示数据。此外，作为插入角度判定部的控制器50读出存储在存储器56中的位置信息，基于该位置信息判断穿刺针6的插入角度。并且，作为引导线显示部的控制器50生成与穿刺针6的插入角度对应的引导线65、66的显示数据。而且，作为位置显示单元的控制器50基于穿刺针6的插入角度，在第1截面图像9和第2截面图像8中预测穿刺针6的前端71开始可见的深度位置，并且生成将该深度位置预先指示给操作者的位置显示部(水平线67以及引导标记68)的显示数据。

然后，控制器50将生成的截面图像8、截面图像9的显示数据、引导线65、引导线66、水平线67以及引导标记68的显示数据分别输出到显示装置59。其结果，如图8所示，在显示装置59的屏幕10上左右并列地同时显示第1截面图像9和第2截面图像8。并且，在这些截面图像8、截面图像9上重叠显示引导线65、引导线66、水平线67以及引导标记68(引导标记显示步骤)。另外，在本实施方式中，在里侧显示截面图像8、截面图像9，引导线65、水平线67和引导标记68重叠在其跟前侧。此外，引导线66和水平线67重叠在第1截面图像9的跟前侧。

接着，操作者在视觉上识别显示在显示装置59上的第1截面图像9和第2截面图像8，并且调整超声波探头3的位置。具体而言，首先，在第2横截面图像8(短轴图像)上拍摄静脉82的横截面，并且使超声波探头3的第2线性振子阵列92侧移动，以使第2截面图像8上的第1引导线65位于静脉82的中心。而且，以沿着第1截面图像9(长轴图像)拍摄静脉82的纵截面的方式，使超声波探头3的第1线性振子阵列91侧移动，以使静脉82延伸的方向(轴向)与探头主体12的长轴方向Y一致。另外，此时，在保持超声波探头3的第2线性振子阵列92侧(短轴侧)的位置的状态下，使成为后侧的第1线性振子阵列91侧(长轴侧)左右摆动以进行对位。

在此，操作者基于第1截面图像9上以及第2截面图像8上的水平线67和引导标记68、第2截面图像8上的第2引导线66，判断穿刺针6的插入角度是否为适于穿刺静脉82的角度。另外，图8示出了插入穿刺针6之前的第1截面图像9和第2截面图像8。在第1截面图像9和第2截面图像8上，水平线67和引导标记68位于用于穿刺静脉82的治疗部位的上方。在判断穿刺针6的插入角度为适于向静脉82穿刺的角度的情况下，操作者使穿刺针6的前端71从倾斜方向与探针主体12的定位部31的位置抵接，在该状态下将穿刺针6插入生物体组织4(前臂4a)。

图9示出了插入穿刺针6之后的第1截面图像9和第2截面图像8。因此，在第1截面图像9和第2截面图像8上显示穿刺针6。在此，首先，将穿刺针6显示在第2截面图像8的引导标记68的框内，然后再将其显示在第2截面图像9的第2引导线66上。即，刚通过穿刺点P1后的穿刺针6的前端首先仅由来自第2截面图像用的第2线性振子阵列92的超声波束来捕捉。当穿刺针6插入更深时，由来自第1线性振子阵列91和第2线性振子阵列92的超声波束来捕捉。

图10(a)是表示当使用传统技术的超声探头时，在进行穿刺时出现在框形引导标记68中的穿刺针的图像的示意图。在传统技术的超声波探头的情况下，与第1线性振子阵列91同样，对于第2线性振子阵列92，超声波也在第2振子92a的宽度方向上变窄，在第1焦点F1处聚集。因此，来自位于穿刺点P1附近的交叉部位K1的超声波束的切片宽度变窄。因此，由该超声波束捕捉的穿刺针6的长度变短，在第2截面图像8(短轴图像)的引导标记68内，穿刺针6被显示为圆形的小点。在这种情况下，操作者无法掌握穿刺针6的插入方向是否正确。

另一方面，图10(b)和图10(c)是表示当使用本实施方式的超声波探头3时，在进行穿刺时出现在框形引导标记68中的穿刺针6的图像的示意图。在本实施方式的情况下，来自位于穿刺点P1附近的交叉部位K1的超声波束的切片宽度变宽。其结果，由该超声波束捕捉的穿刺针6的长度变长。因此，在第2截面图像8(短轴图像)的引导标记68内，穿刺针6被显示为沿针的插入方向延伸的短线段。因此，不仅能够掌握刚穿刺后的穿刺针6的插入位置，还能够掌握插入方向。在图10(b)中，所显示的短线段沿着第2截面图像8的上下方向延伸。因此，由于能够掌握穿刺针6是沿正确方向插入的，所以操作者只要直接将穿刺针6向相同方向推进即可。相反，在图10(c)中，所显示的短线段沿着比第2截面图像8的上下方向稍微倾斜的方向延伸。因此，由于能够掌握穿刺针6不是沿正确方向插入的，所以操作者需要重新观察插入方向。即，在以成为向图10(b)的方向延伸的线段的方式修正插入方向后，推进穿刺针6即可。

并且，当操作者按照上述要领判断穿刺针6的前端71已经到达静脉82的血管壁时，则操作者紧接着用穿刺针6的前端71穿透该血管壁，并将穿刺针6的前端71插入到静脉82内。操作者在基于第2截面图像8确认穿刺针6的前端71已到达静脉82内后，停止穿刺针6的穿刺操作。

然后，当操作者对设置在输入装置58上的扫描结束按钮(省略图示)进行操作时，控制器50判断该按钮操作，结束用于显示生物体组织4的截面图像8、9的处理。而且，操作者在保持穿刺针6的穿刺状态(保留穿刺路径)的状态下，使探针主体12沿着引导槽33移动。并且，操作者通过引导槽33的开口41从穿刺针6上取下超声波探头3。然后，操作者操作导管，将导管插入静脉82，并进行规定的治疗。

因此，根据本实施例，可以获得以下效果。

(1)在本实施方式的超声探头3中，第1线性振子阵列91具有声透镜29，所述声透镜29为截面凸透镜形状，由比生物体组织4更软的材料形成。另一方面，第2线性振子阵列92具有声透镜30，所述声透镜30位截面凸透镜形状，由比生物体组织4更硬的材料形成。因此，从第1线性振子阵列91发出的超声波束通过上述声透镜29而聚集在第1焦点F1处。相反，从第2线性振子阵列92发出的超声波束即使通过上述声透镜30也不聚集，而是进行发散。因此，来自位于穿刺点P1附近的交叉部位K1的超声波束的切片宽度变宽，使得由该超声波束捕捉的穿刺针6的长度变长。因此，在第2截面图像8中，能够将穿刺针6识别为沿针的插入方向延伸的短线段。因此，不仅能够掌握刚穿刺后的穿刺针6的插入位置，还能够掌握插入方向。另外，由于声透镜29和声透镜30均是截面凸透镜形状，所以该超声波探头3在沿着皮肤等移动时不太可能被卡住，并且移动是平滑的。因此，具有使用感与以往相同的优点。

(2)本实施方式的血管摄影装置1具有上述超声波探头3和垂直线显示部，所述垂直线显示部显示通过第2截面图像8的大致中央部而沿垂直方向延伸的垂直线(第1引导线65)。因此，当在穿刺点P1处进行穿刺时，通过切片宽度变宽的超声波束来捕捉穿刺针6，该捕捉到的穿刺针6的前端的图像出现在第1引导线65的附近。此时的穿刺针6的前端表现为沿针的插入方向延伸的短线段的图像。因此，能够以第1引导线65位基准，对其与穿刺针6的前端的图像进行比较，从而在直观上容易理解插入位置和插入方向。因此，能够在纵截面上沿该方向准确地插入穿刺针6。此外，该血管摄影装置1具有引导标记显示部，所述引导标记显示部在第2截面图像8上显示框状的引导标记68，所述框状的引导标记68预先指示穿刺针6的前端开始可见的深度位置。并且，在该装置1的情况下，由于在第2截面图像8上显示引导标记68，因此通过目视确认该引导标记68，能够容易且准确地预见在进行穿刺之前穿刺针6的前端开始可见的位置。在穿刺点P1进行穿刺时，通过切片宽度变宽的超声波束捕捉穿刺针6，捕捉的穿刺针6的前端的图像出现在引导标记68内。此时的穿刺针6的前端表现为沿针的插入方向延伸的短线段的图像。因此，能够以在直观上容易理解插入位置和插入方向的方式将刚穿刺后的穿刺针6显示在屏幕上。因此，能够在纵截面上沿该方向准确地插入穿刺针6。此外，在无穿刺引导配件的自由状态下进行穿刺时，能够在纵截面上沿该方向准确且容易地插入穿刺针。

[第2实施方式]

接着，对第2实施方式的超声波探头3A进行说明。图11(a)是该超声波探头3A所具有的第1线性振子阵列91和第2线性振子阵列92的示意性平面图，图11(b)是图11(a)中的线B1-B1截面图，图11(c)是图11(a)中的线B2-B2截面图，图11(d)是图11(a)中的线B3-B3截面图。这里，将详细说明与第1实施例的超声波探头3的不同之处，并且省略共同点。

在上述第1实施方式的超声波探头3中，在第1线性振子阵列91所具有的声透镜29和第2线性振子阵列92所具有的声透镜30中，所使用的材料的硬度不同。相反，在本实施方式的超声波探头3A中，声透镜29、声透镜30A所使用的材料是同一种合成树脂材料(具体而言是比生物体组织4软的硅树脂)，硬度也相等。相反，在该超声波探头3A中，第1线性振子阵列91侧的声透镜29为截面凸透镜形状，相反，第2线性振子阵列92侧的声透镜30A为截面凹透镜形状。

在本实施方式中，采用这种配置，结果，从第1线性振子阵列91发出的超声波束通过上述截面凸透镜形状的声透镜29而聚集在第1焦点F1处。相反，从第2线性振子阵列92发出的超声波束即使通过上述截面凹透镜形状声透镜30A也不聚集，而是进行发散。因此，来自位于穿刺点P1附近的交叉部位K1的超声波束的切片宽度变宽，使得由该超声波束捕捉的穿刺针6的长度变长。因此，如图10(b)、图10(c)所示，在第2横截面图像8中，能够将穿刺针6识别为沿针的插入方向延伸的短线段。因此，不仅能够掌握刚穿刺后的穿刺针6的插入位置，还能够掌握插入方向。另外，该超声波探头3A具有声透镜29、声透镜30A使用的材料仅需一种即可的优点。因此，例如可以分别制作2个声透镜29、声透镜30A，也可以一体地制作。

[第3实施方式]

接着，对第3实施方式的超声波探头3B进行说明。图12(a)是该超声波探头3B所具有的第1线性振子阵列91和第2线性振子阵列92的示意性平面图，图12(b)是图12(a)中的线C1-C1截面图，图12(c)是图12(a)中的线C2-C2截面图，图12(d)是图12(a)中的线C3-C3截面图。这里，将详细说明与第1实施例的超声波探头3的不同之处，并且省略共同点。

在上述实施方式1的超声探头3中，第1线性振子阵列91在第1振子91a的整个排列方向上被截面凸透镜形状的声透镜29覆盖。这一点与本实施方式的第1线性振子阵列91相同。此外，在上述实施方式1的超声探头3中，第2线性振子阵列92在第2振子92a的整个排列方向上被截面凸透镜形状的声透镜30覆盖。相反，本实施方式的第2线性振子阵列92不是被截面凸透镜形状的声透镜30B在第2振子92a的整个排列方向上覆盖，而是被局部覆盖。即，本实施方式的声透镜30B在使中间部位(即交叉部位K1)露出的状态下被分割为两个。因此，不存在声透镜30B的交叉部位K1形成为呈现出表面无凹凸的平坦形状的平坦部94。

图13(a)是用于说明图12(a)中的线C1-C1截面中超声波的行进方向的示意图。如该图所示，第1线性振子阵列91发出的超声波在第1振子91a的整个排列方向上，在第1振子91a的宽度方向上变窄，在第1焦点F1处聚集。另外，即使在第2线性振子阵列92中除交叉部位K1以外的部位所发出的超声波中也可以说是同样的。图13(b)是用于说明图12(a)中的线C3-C3截面中超声波的行进方向的示意图。如该图所示，第2线性振子阵列92中的交叉部位K1发出的超声波在第2振子92a的宽度方向上不聚集而直线前进。因此，来自位于穿刺点P1附近的交叉部位K1的超声波束的切片宽度变宽，使得由该超声波束捕捉的穿刺针6的长度变长。因此，如图10(a)、图10(c)所示，在第2截面图像8中，能够将穿刺针6识别为沿针的插入方向延伸的短线段。因此，不仅能够掌握刚穿刺后的穿刺针6的插入位置，还能够掌握插入方向。另外，该超声波探头3B具有声透镜29、声透镜30B使用的材料仅需一种即可的优点。因此，例如可以分别制作2个声透镜29、声透镜30B，也可以一体地制作。

另外，本发明的实施方式也可以进行如下变更。

在上述第3实施方式中，第2线性振子阵列92仅露出第2振子92a的排列方向上的中间部位(即交叉部位K1)，除此以外的部位被截面凸透镜形状的声透镜30B覆盖。相反，例如图14(a)-(d)所示的其他实施方式的超声波探头3C也可以。即，在本实施方式中，在第2线性振子阵列92上完全不存在声透镜，形成为声匹配层90整体露出的状态。因此，包含交叉部位K1的第2线性振子阵列92的整个区域形成为表面无凹凸的平坦形状的平坦部94。即，应覆盖第2线性振子阵列92的截面凸透镜形状的声透镜可以仅省略一部分，也可以省略全部。根据该配置，与第1实施方式等相比，设置声透镜的面积较小，因此具有低成本化的优点。

在上述第3实施方式中，第2线性振子阵列92在第2振子92a的排列方向的中间部位(即交叉部位K1)省略了截面凸透镜形状的声透镜30B。相反，例如也可以在整个区域设置截面凸透镜形状的声透镜30，并且以仅交叉部位K1形成为无凹凸的平坦形状的方式实施各种加工。例如，可以通过研磨、溶解等将交叉部位K1的合成树脂平坦地形成平坦部94，或者也可以通过在交叉部位K1上进一步涂敷、粘贴合成树脂等形成平坦部94。

例如，也可以是图15(a)-图15(d)所示的另一实施方式的超声波探头3D。在该超声波探头3D中，声透镜29、声透镜30C使用的材料是同一种合成树脂材料(具体而言是比生物体组织4软的硅树脂)，硬度也相等。第1线性振子阵列91侧的声透镜29和第2线性振子阵列92侧的声透镜30C均形成为截面凸透镜形状。但是，将图15(c)和15(d)所示的声透镜30C的曲率设定为小于图15(b)所示的声透镜29的曲率的值。因此，如图16(a)所示，第1线性振子阵列91发出的超声波在第1振子91a的整个排列方向上，在第1振子91a的宽度方向上变窄，在第1焦点F1处聚集。如图(16b)所示，第2线性振子阵列92发出的超声波在第2振子92a的整个排列方向上，在第2振子92a的宽度方向上变窄，在比第1焦点F1更远位置的第2焦点F2处聚集。因此，来自位于穿刺点P1附近的交叉部位K1的超声波束的切片宽度变宽，使得由该超声波束捕捉的穿刺针6的长度变长。

在上述第1实施方式中，在第1线性振子阵列91以及第2线性振子阵列92与声透镜29、声透镜30之间配置了声匹配层90，但声匹配层90不是必须的，也可以省略。

在上述第1实施方式的血管摄影装置1中，也可以对水平线67以及引导标记68设置设定为显示或非显示的选择功能。具体而言，控制器50在显示装置59的设定屏幕中，显示用于将水平线67以及引导标记68设定为显示或不显示的选择按钮即可。并且，控制器50基于操作者的按钮操作在第1横截面图像9和第2截面图像8上显示或消除水平线67和引导标记68。例如，习惯于血管摄影装置1的操作的熟练的操作者可以基于显示在截面图像8和截面图像9中的引导线65和引导线66的位置，预测穿刺针6的前端71开始可见的位置。因此，当熟练的操作者使用血管摄影装置1时，可以在不显示水平线67和引导标记68的情况下进行穿刺针6的穿刺。此外，当不习惯血管摄影装置1的操作的操作者进行使用时，通过显示水平线67和引导标记68，能够安心且可靠地进行穿刺针6的穿刺。

在上述第1实施方式中，作为位置显示部的引导标记68是四边形的框状，但也可以是三角形或圆形的框状。此外，引导标记68不限于框状的标记，只要是能够识别位置的标记，例如也可以是十字形状的标记或点状的标记等。或者，也可以不进行引导标记68的显示。

在上述各实施方式的血管摄影装置1中，通过显示静脉82等的截面图像8、截面图像9来进行导管治疗，但在进行血液采集等其他操作的情况时也可以使用血管摄影装置1。此外，本发明不限于血管摄影装置1，也可以将本发明具体化为超声波图像显示装置，所述超声波显示装置除了显示血管之外还显示神经等的截面图像，并且执行神经阻滞注射等其他操作。

附图标记说明

1...作为超声图像显示装置的血管摄影装置

3、3A、3B、3C、3D...超声波探头

4...作为被检体的生物体组织

6...穿刺针

8...第2截面图像

9...第1截面图像

12...探头主体

20...作为底面的振子设置面

29、30、30A、30B、30C...声透镜

50...作为引导标记显示部、垂直线显示部的控制器

65...作为垂直线的第1引导线

68...引导标记

71...穿刺针的前端

91...第1振子

91a...第1线性振子阵列

93...(第1线性振子阵列的)端部

92a...第2振子

92...第2线性振子阵列

F1...第1焦点

F2...第2焦点

K1...交叉部位

P1...穿刺点。