JP2007038023A

JP2007038023A - 超音波診断装置

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Publication number: JP2007038023A
Application number: JP2006308500A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hashimoto; 浩橋本
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2006-11-15
Filing date: 2006-11-15
Publication date: 2007-02-15
Anticipated expiration: 2020-03-08
Also published as: JP4388541B2

Abstract

【課題】血流の時間的な変化を一目で視認可能な超音波画像を生成する。
【解決手段】超音波探触子と、その超音波探触子から超音波を送信しそれに対応する受信信号を得る送受信手段と、１フレームを形成する多数の音線上の所定の深さまたは超音波探触子から見た所定の深さについては造影剤を消失させる強さで超音波を送信し他の深さについては造影剤を消失させない強さで超音波を送信するように制御する送信強度制御手段と、前記受信信号から１フレームの画像を生成する画像生成手段とを具備する。
【選択図】図７

Description

本発明は、超音波画像生成方法および超音波診断装置に関し、さらに詳しくは、血流の時間的な変化を一目で視認可能な超音波画像を生成しうる超音波画像生成方法および超音波診断装置に関する。

血流の超音波画像を得る場合に、微小気泡を造影剤として利用することが行われている。ただし、この微小気泡は、強い超音波に当たると消失してしまう。
このため、図１０に示すように、高送信強度フレーム（造影剤が消失する程度の強い超音波を用いて撮影するフレーム）の画像を撮影した後は、低送信強度フレーム（造影剤が消失しない程度の弱い超音波を用いて撮影するフレーム）の画像の撮影を続け、造影剤が入った血流が視野中に再び満たされる時間を経てから再び高送信強度フレームの画像を撮影することを、繰り返している。
なお、図１０で、時間軸上に並んだ縦線は、各フレームを形成する各音線の送信時刻と送信強度とを表している。

図１１の（ａ）は、高送信強度フレームを形成する各音線を示し、造影剤が消失する程度の強い超音波であることを太線で表している。なお、Ｖは血管であり、矢印は血流方向である。
一方、図１１の（ｂ）は、低送信強度フレームを形成する各音線を示し、造影剤が消失しない程度の弱い超音波であることを細線で表している。

上記従来方法による高送信強度フレームの画像から、ある瞬間の血流の状態を見ることが出来た。
しかし、血流の時間的な変化を見ることが出来ない問題点があった。つまり、血流の時間的な変化を見ようとすると、時刻の異なる高送信強度フレームの画像を見比べる必要があり、熟練を要する問題点があった。
そこで、本発明の目的は、血流の時間的な変化を一目で視認可能な超音波画像を生成しうる超音波画像生成方法および超音波診断装置を提供することにある。

第１の観点では、本発明は、１フレームを形成する多数の音線の一部については造影剤を消失させる強さで超音波を送信し他の音線については造影剤を消失させない強さで超音波を送信しそれに対応する受信信号から１フレームの画像を生成することを特徴とする超音波画像生成方法を提供する。
上記第１の観点による超音波画像生成方法では、画像中の一部分の造影剤が消失するが、他の部分の造影剤は消失しない。そこで、流れた範囲が視野内に収まる程度の時間後に同様に撮影すると、前記造影剤が消失した部分が画像上で少し動いた位置に写る。これを音線方向に交差する流れに対して繰り返すと、磁気共鳴撮影におけるタッギング（tagging）法のような作用が得られ、流れに時間経過を表す縞模様が付いて見える。よって、血流の時間的な変化を一目で視認可能となる。

第２の観点では、本発明は、上記第１の観点の超音波画像生成方法で画像を生成するフレームとフレームの間に、１フレームを形成する多数の音線の全部について造影剤を消失させない強さで超音波を送信しそれに対応する受信信号から１フレームの画像を生成したフレームを挟むことを特徴とする超音波画像生成方法を提供する。
上記第２の観点による超音波画像生成方法では、画像中の一部分の造影剤を消失させるフレームとフレームの間に、造影剤を消失させないフレームを挟むことで、画像更新のリアルタイム性を向上できる。

第３の観点では、本発明は、上記第２の観点の超音波画像生成方法において、あるフレームで造影剤を消失させる強さで超音波を送信するタイミングと、それより後のフレームで造影剤を消失させる強さで超音波を送信するタイミングとが、心拍を基本とした時間差を持つことを特徴とする超音波画像生成方法を提供する。
上記第３の観点による超音波画像生成方法では、画像中の一部分の造影剤を消失させる送信と送信の時間差を、心拍を基本とした時間とするので、脈流を好適に観察できる。

第４の観点では、本発明は、上記第１から第３の観点の超音波画像生成方法において、造影剤を消失させる強さで超音波を送信する音線が、１フレーム中に少なくとも２本あり且つ離れていることを特徴とする超音波画像生成方法を提供する。
上記第４の観点による超音波画像生成方法では、少なくとも離れた２箇所で造影剤を消失させるので、流れに縞模様を同時に複数付けることが出来る。

第５の観点では、本発明は、１フレームを形成する多数の音線上の所定の深さまたは超音波探触子から見た所定の深さについては造影剤を消失させる強さで超音波を送信し他の深さについては造影剤を消失させない強さで超音波を送信しそれに対応する受信信号から１フレームの画像を生成することを特徴とする超音波画像生成方法を提供する。
上記第５の観点による超音波画像生成方法では、画像中の一部分の造影剤が消失するが、他の部分の造影剤は消失しない。そこで、流れた範囲が視野内に収まる程度の時間後に同様に撮影すると、前記造影剤が消失した部分が画像上で少し動いた位置に写る。これを音線方向に略沿った流れに対して繰り返すと、磁気共鳴撮影におけるタッギング（tagging）法のような作用が得られ、流れに時間経過を表す縞模様が付いて見える。よって、血流の時間的な変化を一目で視認可能となる。

第６の観点では、本発明は、上記第５の観点の超音波画像生成方法で画像を生成するフレームとフレームの間に、１フレームを形成する多数の音線の全部について造影剤を消失させない強さで超音波を送信しそれに対応する受信信号から１フレームの画像を生成したフレームを挟むことを特徴とする超音波画像生成方法を提供する。
上記第６の観点による超音波画像生成方法では、画像中の一部分の造影剤を消失させるフレームとフレームの間に、造影剤を消失させないフレームを挟むことで、画像更新のリアルタイム性を向上できる。

第７の観点では、本発明は、上記第６の観点の超音波画像生成方法において、あるフレームで造影剤を消失させる強さで超音波を送信するタイミングと、それより後のフレームで造影剤を消失させる強さで超音波を送信するタイミングとが、心拍を基本とした時間差を持つことを特徴とする超音波画像生成方法を提供する。
上記第７の観点による超音波画像生成方法では、画像中の一部分の造影剤を消失させる送信と送信の時間差を、心拍を基本とした時間とするので、脈流を好適に観察できる。

第８の観点では、本発明は、上記第５から第７の観点の超音波画像生成方法において、造影剤を消失させる強さで超音波を送信する深さが、１フレーム中に少なくとも２箇所あり且つ離れていることを特徴とする超音波画像生成方法を提供する。
上記第８の観点による超音波画像生成方法では、少なくとも離れた２箇所で造影剤を消失させるので、流れに縞模様を同時に複数付けることが出来る。

第９の観点では、本発明は、上記第１から第４の観点の超音波画像生成方法と上記第５から第８の観点の超音波画像生成方法とを併用することを特徴とする超音波画像生成方法を提供する。
上記第９の観点による超音波画像生成方法では、音線方向に交差する流れ及び音線方向に略沿った流れの両方に対して縞模様を付けることが出来るので、特に心室，心房内の２次元的な流れを観測するのに好適である。

第１０の観点では、本発明は、超音波探触子と、その超音波探触子から超音波を送信しそれに対応する受信信号を得る送受信手段と、１フレームを形成する多数の音線の一部については造影剤を消失させる強さで超音波を送信し他の音線については造影剤を消失させない強さで超音波を送信するように制御する送信強度制御手段と、前記受信信号から１フレームの画像を生成する画像生成手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第１０の観点による超音波診断装置では、上記第１の観点の超音波画像生成方法を好適に実施できる。

第１１の観点では、本発明は、上記第１０の観点の超音波診断装置において、１フレームを形成する多数の音線の一部については造影剤を消失させる強さで超音波を送信し他の音線については造影剤を消失させない強さで超音波を送信するフレームとフレームの間に、１フレームを形成する多数の音線の全部について造影剤を消失させない強さで超音波を送信するフレームを挟むように、前記送信強度制御手段が制御を行うことを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第１１の観点による超音波診断装置では、上記第２の観点の超音波画像生成方法を好適に実施できる。

第１２の観点では、本発明は、上記第１１の観点の超音波診断装置において、あるフレームで造影剤を消失させる強さで超音波を送信するタイミングとそれより後のフレームで造影剤を消失させる強さで超音波を送信するタイミングとが心拍を基本とした時間差を持つように、前記送信強度制御手段が制御を行うことを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第１２の観点による超音波診断装置では、上記第３の観点の超音波画像生成方法を好適に実施できる。

第１３の観点では、本発明は、上記第１０から第１２の観点の超音波診断装置において、造影剤を消失させる強さで超音波を送信する音線が１フレーム中に少なくとも２本あり且つ離れているように、前記送信強度制御手段が制御を行うことを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第１３の観点による超音波診断装置では、上記第４の観点の超音波画像生成方法を好適に実施できる。

第１４の観点では、本発明は、超音波探触子と、その超音波探触子から超音波を送信しそれに対応する受信信号を得る送受信手段と、１フレームを形成する多数の音線上の所定の深さまたは超音波探触子から見た所定の深さについては造影剤を消失させる強さで超音波を送信し他の深さについては造影剤を消失させない強さで超音波を送信するように制御する送信強度制御手段と、前記受信信号から１フレームの画像を生成する画像生成手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第１４の観点による超音波診断装置では、上記第５の観点の超音波画像生成方法を好適に実施できる。

第１５の観点では、本発明は、上記第１４の観点の超音波診断装置において、１フレームを形成する多数の音線上の所定の深さまたは超音波探触子から見た所定の深さについては造影剤を消失させる強さで超音波を送信し他の深さについては造影剤を消失させない強さで超音波を送信するフレームとフレームの間に、１フレームを形成する多数の音線の全部について造影剤を消失させない強さで超音波を送信するフレームを挟むように、前記送信強度制御手段が制御を行うことを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第１５の観点による超音波診断装置では、上記第６の観点の超音波画像生成方法を好適に実施できる。

第１６の観点では、本発明は、上記第１５の観点の超音波診断装置において、あるフレームで造影剤を消失させる強さで超音波を送信するタイミングとそれより後のフレームで造影剤を消失させる強さで超音波を送信するタイミングとが心拍を基本とした時間差を持つように、前記送信強度制御手段が制御を行うことを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第１６の観点による超音波診断装置では、上記第７の観点の超音波画像生成方法を好適に実施できる。

第１７の観点では、本発明は、上記第１４から第１６の観点の超音波診断装置において、造影剤を消失させる強さで超音波を送信する深さが１フレーム中に少なくとも２箇所あり且つ離れているように、前記送信強度制御手段が制御を行うことを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第１７の観点による超音波診断装置では、上記第８の観点の超音波画像生成方法を好適に実施できる。

第１８の観点では、本発明は、超音波探触子と、その超音波探触子から超音波を送信しそれに対応する受信信号を得る送受信手段と、１フレームを形成する多数の音線の一部については造影剤を消失させる強さで超音波を送信し他の音線については音線上の所定の深さまたは超音波探触子から見た所定の深さについては造影剤を消失させる強さで超音波を送信し他の深さについては造影剤を消失させない強さで超音波を送信するように制御する送信強度制御手段と、前記受信信号から１フレームの画像を生成する画像生成手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置を提供する。
上記第１８の観点による超音波診断装置では、上記第９の観点の超音波画像生成方法を好適に実施できる。

本発明の超音波画像生成方法および超音波診断装置によれば、強い超音波を当てると造影剤が消失することを積極的に利用することにより、血流の時間的な変化を一目で視認可能な超音波画像を生成することが出来る。

以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。

−第１の実施形態−
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる超音波診断装置１００の構成図である。
この超音波診断装置１００は、超音波探触子１と、指定された送信強度で超音波を送信しそれに対応するエコーを受信し受信信号を出力する送受信部２と、前記送信強度を指定する送信強度制御部３と、その送信強度制御部３に対して操作者が指示を与えるための操作部４と、前記受信信号からＢモード画像などの超音波画像を生成するデータ処理部５と、超音波画像を表示画像に変換するＤＳＣ（DigitalScan Converter）６と、表示画像を表示するＣＲＴ７とを具備している。

図２の（ａ）は、上記超音波診断装置１００におけるマーキングフレームの説明図である。
マーキングフレームとは、１フレームを形成する多数の音線の一部（太線で表している）については造影剤を消失させる強さで超音波を送信し、他の音線（細線で表している）については造影剤を消失させない強さで超音波を送信し、それに対応する受信信号から１フレームの画像を生成するフレームをいう。

図２の（ｂ）は、上記超音波診断装置１００におけるノーマーキングフレームの説明図である。
ノーマーキングフレームとは、１フレームを形成する多数の音線の全部について造影剤を消失させない強さで超音波を送信し、それに対応する受信信号から１フレームの画像を生成するフレームをいう。

図３は、上記超音波診断装置１００における各音線の送信時刻と送信強度とを表す説明図である。
時間軸上に並んだ縦線が、各フレームを形成する各音線の送信時刻と送信強度とを表している。
マーキングフレームの画像を撮影した後は、ノーマーキングフレームの画像の撮影を続け、流れた範囲が視野内に収まる程度の時間後に再びマーキングフレームの画像を撮影することを、繰り返す。
なお、マーキングフレームで造影剤を消失させる強さで超音波を送信するタイミングと、次のマーキングフレームで造影剤を消失させる強さで超音波を送信するタイミングとに、心拍を基本とした時間差を持たせると、脈流を観察するのに好適である。ここで、心拍を基本とした時間差は、心電計を用いて実測した心拍周期の整数倍としてもよいし、概略の心拍周期（例えば１秒）の整数倍としてもよい。

図４は、上記超音波診断装置１００において得られる画像の説明図である。
（ａ）は、最初のマーキングフレームであり、この時、造影剤を消失させる送信強度の音線（破線の太線）上の造影剤が消失するが、造影剤を消失させない送信強度の音線（破線の細線）上の造影剤は消失しない。
（ｂ）は、最初のマーキングフレームに続くノーマーキングフレームであり、この時、最初のマーキングフレームで造影剤が消失した部分（太線）のエコーが他の部分より弱いため、黒く抜けて見える。なお、破線の細線は、造影剤を消失させない送信強度の音線を表している。
（ｃ）は、２番目のマーキングフレームであり、この時、（ａ）と同様に、造影剤を消失させる送信強度の音線（破線の太線）上の造影剤のみ消失する。最初のマーキングフレームで造影剤が消失した部分（太線）は、黒く抜けて見える。
（ｄ）は、５番目のマーキングフレーム以降の画像であり、それまでのマーキングフレームで造影剤が消失した部分（太線）が、縞状に黒く抜けて見える。

以上の第１の実施形態にかかる超音波診断装置１００によれば、図４の（ｄ）に示すように、音線方向に交差する流れに縞模様を付けて見ることが出来るので、その時間的な変化を一目で視認可能となる。

−第２の実施形態−
本発明の第２の実施形態にかかる超音波診断装置の構成は、図１と同様である。

図５の（ａ）は、第２の実施形態にかかる超音波診断装置におけるマーキングフレームの説明図である。
マーキングフレームとは、１フレームを形成する多数の音線（細線）の所定の深さ（黒丸で表している）については造影剤を消失させる強さで超音波を集中し、他の深さについては造影剤を消失させない強さで超音波を送信し、それに対応する受信信号から１フレームの画像を生成するフレームをいう。なお、音線上の所定の深さとする代わりに、超音波探触子から見た所定の深さとしてもよい。

図５の（ｂ）は、ノーマーキングフレームの説明図である。
ノーマーキングフレームとは、１フレームを形成する多数の音線の全部について造影剤を消失させない強さで超音波を送信し、それに対応する受信信号から１フレームの画像を生成するフレームをいう。

図６は、上記マーキングフレームにおける各音線の深さと送信強度とを表す説明図である。
深さ軸上に並んだ横線が、各深さにおける送信強度を表している。

第２の実施形態においても、マーキングフレームの画像を撮影した後は、ノーマーキングフレームの画像の撮影を続け、流れた範囲が視野内に収まる程度の時間後に再びマーキングフレームの画像を撮影することを、繰り返す。
なお、マーキングフレームで造影剤を消失させる強さで超音波を送信するタイミングと、次のマーキングフレームで造影剤を消失させる強さで超音波を送信するタイミングとに、心拍を基本とした時間差を持たせると、脈流を観察するのに好適である。ここで、心拍を基本とした時間差は、心電計を用いて実測した心拍周期の整数倍としてもよいし、概略の心拍周期（例えば１秒）の整数倍としてもよい。

図７は、第２の実施形態にかかる超音波診断装置において得られる画像の説明図である。
（ａ）は、最初のマーキングフレームであり、この時、造影剤を消失させる深さ部分（白丸）の造影剤が消失するが、他の部分の造影剤は消失しない。なお、破線の細線は、造影剤を消失させない送信強度の音線を表している。
（ｂ）は、最初のマーキングフレームに続くノーマーキングフレームであり、この時、最初のマーキングフレームで造影剤が消失した部分（黒丸）のエコーが他の部分より弱いため、黒く抜けて見える。
（ｃ）は、２番目のマーキングフレームであり、この時、（ａ）と同様に、造影剤を消失させる深さ部分（白丸）の造影剤のみ消失する。最初のマーキングフレームで造影剤が消失した部分（黒丸）は、黒く抜けて見える。
（ｄ）は、４番目のマーキングフレーム以降の画像であり、それまでのマーキングフレームで造影剤が消失した部分（黒丸）が、縞状に黒く抜けて見える。

以上の第２の実施形態にかかる超音波診断装置によれば、図７の（ｄ）に示すように、音線方向に略沿った流れに縞模様を付けて見ることが出来るので、その時間的な変化を一目で視認可能となる。

−第３の実施形態−
本発明の第３の実施形態にかかる超音波診断装置の構成は、図１と同様である。

図８の（ａ）は、第３の実施形態にかかる超音波診断装置におけるマーキングフレームの説明図である。
マーキングフレームとは、１フレームを形成する多数の音線中の互いに離れた２本以上（太線）については造影剤を消失させる強さで超音波を送信し、他の音線については音線上の互いに離れた２箇所の深さ（黒丸）については造影剤を消失させる強さで超音波を集中送信し他の深さについては造影剤を消失させない強さで超音波を送信し、それに対応する受信信号から１フレームの画像を生成するフレームをいう。なお、音線上の所定の深さとする代わりに、超音波探触子から見た所定の深さとしてもよい。

図８の（ｂ）は、ノーマーキングフレームの説明図である。
ノーマーキングフレームとは、１フレームを形成する多数の音線の全部について造影剤を消失させない強さで超音波を送信し、それに対応する受信信号から１フレームの画像を生成するフレームをいう。

第３の実施形態においても、マーキングフレームの画像を撮影した後は、ノーマーキングフレームの画像の撮影を続け、流れた範囲が視野内に収まる程度の時間後に再びマーキングフレームの画像を撮影することを、繰り返す。
なお、マーキングフレームで造影剤を消失させる強さで超音波を送信するタイミングと、次のマーキングフレームで造影剤を消失させる強さで超音波を送信するタイミングとに、心拍を基本とした時間差を持たせると、脈流を観察するのに好適である。ここで、心拍を基本とした時間差は、心電計を用いて実測した心拍周期の整数倍としてもよいし、概略の心拍周期（例えば１秒）の整数倍としてもよい。

図９は、第３の実施形態にかかる超音波診断装置において得られる画像の説明図である。
マーキングフレームで造影剤が消失した部分（太線および黒丸）が、格子に黒く抜けて見える。

以上の第３の実施形態にかかる超音波診断装置によれば、図９に示すように、音線方向に交差する方向および音線方向に略沿った流れの両方に縞模様を付けて見ることが出来る（従って、格子状に見える）ので、特に心室，心房内の２次元的な流れの時間的な変化を一目で視認可能となる。

第１の実施形態にかかる超音波診断装置のブロック図である。第１の実施形態にかかるマーキングフレームとノーマーキングフレームの説明図である。第１の実施形態にかかるフレームの送信順番の説明図である。第１の実施形態にかかる超音波診断装置で得られる超音波画像の例示図である。第２の実施形態にかかるマーキングフレームとノーマーキングフレームの説明図である。第２の実施形態にかかるマーキングフレームにおける送信強度の説明図である。第２の実施形態にかかる超音波診断装置で得られる超音波画像の例示図である。第３の実施形態にかかるマーキングフレームとノーマーキングフレームの説明図である。第３の実施形態にかかる超音波診断装置で得られる超音波画像の例示図である。従来の高送信強度フレームと低送信強度フレームの送信順番の説明図である。従来の高送信強度フレームと低送信強度フレームの説明図である。

符号の説明

１超音波探触子
２送受信部
３送信強度制御部
４操作部
５データ処理部
６ＤＳＣ
７ＣＲＴ
１００超音波診断装置

Claims

超音波探触子と、その超音波探触子から超音波を送信しそれに対応する受信信号を得る送受信手段と、１フレームを形成する多数の音線上の所定の深さまたは超音波探触子から見た所定の深さについては造影剤を消失させる強さで超音波を送信し他の深さについては造影剤を消失させない強さで超音波を送信するように制御する送信強度制御手段と、前記受信信号から１フレームの画像を生成する画像生成手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置。
請求項１に記載の超音波診断装置において、１フレームを形成する多数の音線上の所定の深さまたは超音波探触子から見た所定の深さについては造影剤を消失させる強さで超音波を送信し他の深さについては造影剤を消失させない強さで超音波を送信するフレームとフレームの間に、１フレームを形成する多数の音線の全部について造影剤を消失させない強さで超音波を送信するフレームを挟むように、前記送信強度制御手段が制御を行うことを特徴とする超音波診断装置。
請求項２に記載の超音波診断装置において、あるフレームで造影剤を消失させる強さで超音波を送信するタイミングとそれより後のフレームで造影剤を消失させる強さで超音波を送信するタイミングとが心拍を基本とした時間差を持つように、前記送信強度制御手段が制御を行うことを特徴とする超音波診断装置。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の超音波診断装置において、造影剤を消失させる強さで超音波を送信する深さが１フレーム中に少なくとも２箇所あり且つ離れているように、前記送信強度制御手段が制御を行うことを特徴とする超音波診断装置。
超音波探触子と、その超音波探触子から超音波を送信しそれに対応する受信信号を得る送受信手段と、１フレームを形成する多数の音線の一部については造影剤を消失させる強さで超音波を送信し他の音線については音線上の所定の深さまたは超音波探触子から見た所定の深さについては造影剤を消失させる強さで超音波を送信し他の深さについては造影剤を消失させない強さで超音波を送信するように制御する送信強度制御手段と、前記受信信号から１フレームの画像を生成する画像生成手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置。