JP2008253784A - 超音波映像を形成する超音波システム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、超音波映像を形成する超音波システムに関し、血流角度を算出し、算出された血流角度に基づいて超音波映像、特にドップラースペクトル映像を形成することを目的とする。
【解決手段】超音波映像を形成するための超音波システムは、対象体から反射された超音波エコー信号に基づいて超音波映像信号を形成する信号処理部と、前記超音波映像信号に基づいてＢ−モード映像を形成するプロセッサと、ユーザから前記Ｂ−モード映像にサンプルボリュームを設定するための情報の入力を受けるための入力部と、前記サンプルボリュームで血流角度を算出するための血流角度算出部とを備え、前記信号処理部は前記血流角度を用いてドップラー角度を算出し、前記プロセッサは前記ドップラー角度に基づいてドップラー信号を形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、超音波分野に関し、特に超音波映像を形成する超音波システム及び方法に関する。

超音波システムは、多様に応用されている重要な診断システムの中の一つである。特に、超音波システムは、対象体に対して無侵襲及び非破壊特性を有しているため、医療分野に広く用いられている。近来の高性能超音波システムは対象体の内部形状（例えば、患者の内臓器官）の２次元または３次元映像を形成するのに用いられている。

一般に、超音波システムは、プローブ、ビームフォーマ、信号処理部、プロセッサ、ディスプレイ部及び入力部を備える。超音波信号を送受信するためのプローブは超音波信号と電気的信号とを相互変換するための複数の変換素子を備える。プローブの各変換素子は別途に超音波信号を発生し、複数の変換素子が同時に超音波信号を発生させたりもする。各変換素子で送信された超音波信号は対象体内部の音響インピーダンス（Ａｃｏｕｓｔｉｃ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）の不連続面（反射体表面）で反射される。各変換素子は個別に反射された超音波信号を電気的信号に変換して受信信号を形成する。ビームフォーマは、対象体の集束点と各変換素子の位置を考慮して超音波信号の送信集束及び受信集束をする。信号処理部は受信信号のアナログ−デジタル変換、増幅及び多様な信号処理を行う。プロセッサは信号処理部で出力される信号に基づいて対象体の超音波映像を形成し、ディスプレイ部は超音波映像をディスプレイする。

一方、超音波システムは、血管内赤血球の移動速度を測定するか或いは心臓の動きを測定するために、ドップラー効果（Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｅｆｆｅｃｔ）を用いる。図１は、Ｂ−モード（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ−ｍｏｄｅ）映像１１とドップラースペクトル１４を同時にディスプレイした概略図である。ユーザから入力部（例えば、コントロールパネル）を用いてＢ−モード映像１１の血管１２上にサンプルボリューム１３が設定されれば、超音波システムはサンプルボリューム１３のスキャンラインで獲得されるデータに基づいてドップラースペクトル１４を形成する。

特開２００７−２１１７９号公報 特開２００７−１６０１２０号公報 特開２００８−６２９４号公報

従来の超音波システムは、血流速度を正確に算出するためにユーザから入力部を通じて血流角度の入力を受けている。これによって、血流角度が正確に入力されないと血流速度を正確に計算することができないだけでなく、超音波システムのドップラーモードで動作効率が落ちる問題がある。

本発明は、前述した問題を解決するために、Ｂ−モード映像に設定されたサンプルボリュームを取り囲む事前設定された大きさの関心領域を設定し、設定された関心領域内で血管の境界点を検出して血流角度を算出し、算出された血流角度に基づいて超音波映像、特にドップラースペクトル映像を形成する超音波システム及び方法を提供する。

前記目的を達成するために本発明による超音波映像を形成するための超音波システムは、対象体から反射された超音波エコー信号に基づいて超音波映像信号を形成する信号処理部と、前記超音波映像信号に基づいてＢ−モード映像を形成するプロセッサと、ユーザから前記Ｂ−モード映像にサンプルボリュームを設定するための情報の入力を受けるための入力部と、前記サンプルボリュームで血流角度を算出するための血流角度算出部とを備え、前記信号処理部は前記血流角度を用いてドップラー角度を算出し、前記プロセッサは前記ドップラー角度に基づいてドップラー信号を形成する。

本発明による超音波映像形成方法は、ａ）第１超音波信号に応答して対象体から反射された超音波エコー信号に基づき、第１受信信号を形成する段階と、ｂ）前記第１受信信号に基づき、Ｂ−モード映像を形成する段階と、ｃ）ユーザから入力された設定命令に応答して前記Ｂ−モード映像にサンプルボリュームを設定する段階と、ｄ）前記サンプルボリュームで血流角度を算出する段階と、ｅ）前記算出された血流角度に基づいてドップラー角度を算出する段階と、ｆ）第２超音波送信信号に応答して前記サンプルボリュームに対応する第２受信信号を形成する段階と、ｇ）前記ドップラー角度及び前記第２受信信号に基づいてドップラー信号を形成する段階と、ｉ）前記ドップラー信号に基づいてドップラースペクトル映像を形成する段階とを備える。

前述したように本発明によれば、Ｂ−モード映像に設定されたサンプルボリュームを基準に血管と血管との傾きを検出して血流角度を算出することができ、より正確な血流速度を測定することができるだけでなく、超音波システムのドップラーモードで動作効率を向上させることができる。

以下、添付した図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図２に示した通り、本発明による超音波システム１００は、送受信部１１０、信号処理部１２０、プロセッサ１３０、出力部１４０及び血流角度算出部１５０を備える。そして、超音波システム１００は、示さなかったが、ユーザから対象体のＢ−モード映像に設定されるサンプルボリュームの大きさ及び位置情報の入力を受けるための入力部をさらに備える。

送受信部１１０は、超音波信号を対象体に送信して対象体から反射される超音波信号を受信して電気的受信信号出力する。送受信部１１０は、超音波信号と電気的信号を相互変換するための複数変換素子を備えるプローブと、対象体の集束点と各変換素子の位置を考慮して超音波信号の送信集束及び受信集束を行うビームフォーマで具現できる。

信号処理部１２０は、超音波システム１００の動作モードに応じて送受信部１１０で出力される受信集束された受信信号に基づいて映像信号（例、Ｂ−モード映像信号等）またはドップラー信号（例、ドップラースペクトル映像信号、ドップラーサウンド等）を形成する。この時、ドップラー信号は受信信号とサンプルボリュームでの血流角度に基づいて算出されたドップラー角度を用いて形成される。

プロセッサ１３０は、映像信号に基づいて対象体のＢ−モード映像を形成し、ユーザから入力部を通じて入力されたサンプルボリュームの位置及び大きさ情報に基づいてＢ−モード映像にサンプルボリュームを設定し、ドップラー信号に基づいてドップラースペクトル映像及びドップラーサウンドを形成する。

出力部１４０は、示した通り、映像出力部１４１及びサウンド出力部１４２を備える。映像出力部１４１は、Ｂ−モード映像とドップラースペクトル映像をディスプレイする。映像出力部１４１は、Ｂ−モード映像とドップラースペクトル映像を多様な形態でディスプレイすることができる。サウンド出力部１４２はドップラーサウンドを出力するためのスピーカを備える。

血流角度算出部１５０は、図３に示した通り、Ｂ−モード映像２１０に設定されたサンプルボリューム２３０を基準にサンプルボリューム２３０を取り囲む所定範囲の領域（以下、関心領域３１０という）を設定する。血流角度算出部１５０は、関心領域３１０内で血管２２０の境界点３２０を検出する。境界点３２０は、微分演算子による明るさ値の変化を用いて検出することができる。本発明の実施例でソーベル（Ｓｏｂｅｌ）、 プレビット（Ｐｒｅｗｉｔｔ）、ロバート（Ｒｏｂｅｒｔ）、ラプラシアン（Ｔｈｅ Ｌａｐｌａｃｉａｎ ｏｆ Ｇａｕｓｓｉａｎ）またはキャニー（Ｃａｎｎｙ）マスクなどのような境界マスク（Ｅｄｇｅ ｍａｓｋ）を用いて境界点３２０を検出する。または構造テンソル（ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｔｅｎｓｏｒ）を用いた固有値（ｅｉｇｅｎ ｖａｌｕｅ）の差から境界点３２０を検出することができる。一方、血流角度算出部１５０は、血管の境界点３２０を検出する前にノイズ除去フィルタを用いてＢ−モード映像でノイズを除去することができる。血流角度算出部１５０は、検出された境界点３２０に基づいて血管の傾きを算出し、算出された傾きに基づいて血流角度を算出する。ここで、血管の傾きは検出された境界点３２０を連結した線の傾きを用いて算出することができる。血流角度算出部１５０は、算出された血流角度を信号処理部１２０に提供し、信号処理部１２０が血流角度に基づいてドップラー角度を算出して算出されたドップラー角度に基づいてドップラー信号を形成する。一方、血流角度算出部１５０は、算出された血流角度に基づいて図４に示した通り、血流角度を示す血流角度表示器２４０を制御することができる。本実施例では血流角度表示器を通じて血流角度を示すと説明したが、それだけに限定されず、当業者であれば必要に応じてテキストなどの多様な形態で血流角度を表示することができることを理解するだろう。

本発明を望ましい実施例を通じて説明し例示したが、当業者であれば添付した特許請求の範囲の事項及び範疇を逸脱せず、様々な変形及び変更がなされることが分かる。

Ｂ−モード映像とドップラースペクトルとを同時にディスプレイした概略図である。 本発明の実施例による超音波システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施例によってサンプルボリュームを基準に設定された関心領域と血管の境界点を示す例示図である。 本発明の実施例による血流角度表示部を示す例示図である。

符号の説明

１００：超音波システム
１１０：送受信部
１２０：信号処理部
１３０：プロセッサ
１４０：出力部
１５０：血流角度算出部

Claims (6)

1. 対象体から反射された超音波エコー信号に基づいて超音波映像信号を形成する信号処理部と、
   前記超音波映像信号に基づいてＢ−モード映像を形成するプロセッサと、
   ユーザから前記Ｂ−モード映像にサンプルボリュームを設定するための情報の入力を受けるための入力部と、
   前記サンプルボリュームで血流角度を算出するための血流角度算出部とを備え、
   前記信号処理部は前記血流角度を用いてドップラー角度を算出し、
   前記プロセッサは前記ドップラー角度に基づいてドップラー信号を形成することを特徴とする超音波システム。
2. 前記血流角度算出部は、前記サンプルボリュームを取り囲む関心領域を設定し、前記関心領域内で血管の境界点を検出し、前記検出された境界点に基づいて前記血流角度を算出することを特徴とする請求項１に記載の超音波システム。
3. 前記血流角度算出部は、前記境界点を連結した線の傾きを用いて前記血流角度を算出することを特徴とする請求項２に記載の超音波システム。
4. ａ）第１超音波信号に応答して対象体から反射された超音波エコー信号に基づき、第１受信信号を形成する段階と、
   ｂ）前記第１受信信号に基づき、Ｂ−モード映像を形成する段階と、
   ｃ）ユーザから入力された設定命令に応答して前記Ｂ−モード映像にサンプルボリュームを設定する段階と、
   ｄ）前記サンプルボリュームで血流角度を算出する段階と、
   ｅ）前記算出された血流角度に基づいてドップラー角度を算出する段階と、
   ｆ）第２超音波送信信号に応答して前記サンプルボリュームに対応する第２受信信号を形成する段階と、
   ｇ）前記ドップラー角度及び前記第２受信信号に基づいてドップラー信号を形成する段階と、
   ｉ）前記ドップラー信号に基づいてドップラースペクトル映像を形成する段階と
   を備えることを特徴とする超音波映像形成方法。
5. 前記段階ｄ）は、
   ｄ１）前記サンプルボリュームを取り囲む関心領域を設定する段階と、
   ｄ２）前記関心領域で血管の境界点を検出する段階と、
   ｄ３）前記検出された境界点に基づいて前記血流角度を算出する段階とを備えることを特徴とする請求項４に記載の超音波映像形成方法。
6. 前記血流角度は、前記境界点を連結する線の傾きを用いて算出することを特徴とする請求項５に記載の超音波映像形成方法。

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