JP2009233408A - 超音波診断装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】造影エコー法において、高音圧及び低音圧による超音波送信を所定のタイミングで切り替えて実行する超音波診断装置であって、低音圧送信によって得られる再環流画像をリアルタイムで動画的に、高音圧送信に切り替わる直前の低音圧送信によって得られるフラッシュ前段画像を毛細血管レベルの構造把握のために静止画的に、同時に表示するものである。また、フラッシュ前段画像の替わりに、任意のタイミングにおける低音圧送信によって得られた選択画像を表示することも可能である。
【選択図】 図1
Description
前記第1の画像を表示する表示ユニットと、を具備することを特徴とする超音波診断装置である。
図1は、本実施形態に係る超音波診断装置10のブロック構成を示した図である。同図に示すように、本超音波診断装置10は、超音波プローブ12、入力装置13、モニタ14、送受信ユニット21、Bモード処理ユニット22、ドプラ処理ユニット23、画像生成回路25、画像メモリ26、制御プロセッサ27、ソフトウェア格納部28、内部記憶装置29、インタフェース部30を具備している。装置本体11に内蔵される超音波送受信ユニット21等は、集積回路などのハードウェアで構成されることもあるが、ソフトウェア的にモジュール化されたソフトウェアプログラムである場合もある。以下、個々の構成要素の機能について説明する。
読み出してソフトウェア格納部28上に展開し、各種処理に関する演算・制御等を実行する
インタフェース部30は、入力装置13、ネットワーク、新たな外部記憶装置(図示せず)に関するインタフェースである。当該装置によって得られた超音波画像等のデータや解析結果等は、インタフェース部30よって、ネットワークを介して他の装置に転送可能である。
次に、本超音波診断装置10が実行する基本的なスキャンシーケンスについて、図3(a)、(b)を参照しながら説明する。本スキャンシーケンスは、造影剤を利用したコントラストエコーにおいて、造影剤バブルを崩壊させるための高音圧送信と、バブルをなるべく崩壊させないで診断画像取得するための低音圧送信と、二種類の音圧による送信を、交互に実行するものである。なお、本シーケンスに従う撮影に使用するのに好適な造影剤は、低音圧の超音波を送信しても破壊されずにハーモニック信号を放出し、長時間の映像化が可能な所謂「次世代造影剤」と呼ばれるものである。
微細な血管分枝を観察するために考察した結果、発明者は、微細な血管分枝に造影剤気泡が流入していく情報がとらえられる時間は、再環流開始から1秒から2秒程度であり、それ以降になると、解像できない毛管レベルの信号が支配的となってしまうことを見出した。しかし一方で、この1秒から2秒を従来の超音波診断画像として単に表示するだけでは、良好な微細血管分枝を描出できない。この理由について図4乃至図7を参照しながら説明する。なお、各図におけるハッチングは、造影された部位を象徴的に示している。
本超音波診断装置10が実現する診断画像(診断に有効な画像として装置側が積極的に表示する画像)の生成・表示手法は、大きく二つに分けることができる。最初に、複数の低音圧送信に基づいて再環流画像を生成しリアルタイムで表示すると共に、当該再環流画像と同時にフラッシュ前段を表示する第1の画像生成・表示手法(First Method of image generation and image display)について説明する。
撮影の前段操作において、図10に示すように各時刻、時間等が設定されると、開始スイッチ13cを操作することにより、高音圧超音波送信をTH=0.5秒、低音圧超音波送信をTL=6秒ずつ繰り返す本スキャンシーケンスが開始され、実行される。本例では、当該スキャンによって得られた再環流画像が表示され、且つ基準時刻から約2秒後に選択画像がキャプチャされ、モニタ14に例えば図9の形態にて同時に表示される。さらに当該選択画像のキャプチャから、引き続き低音圧照射が6−2=4秒間行われ、再環流の状況が再環流画像として表示される。従って、第1の画像生成・表示手法よりも長時間(6秒間)で、再環流状況をリアルタイムで、特に毛細血管レベルの微小潅流をリアルタイムで観察することができる。
次に、本超音波診断装置10が有する診断情報抽出機能について説明する。この機能によって抽出される診断情報は、本スキャンシーケンスによって得られる血流画像(毛細血管レベルを含む)と、当該血流画像から得られる血流の組織学的な物理量を含むものである。以下、血流画像の抽出、血流の組織学的な物理量の順にその抽出方法について説明する。これらの各手法は、既に述べた再環流画像の表示等に特において特に実益がある。
この最大値保持処理を再環流画像に利用する場合には、同じ低音圧期間TLに属する新たなフレームが収集される度に、式(1)の処理を実行し、得られた画像を再環流画像として表示すればよい。こうして得られる画像は、操作者(観察者)側からすれば、時間の経過と共に毛細血管が順次造影される様子として映し出されるように見える。
then Pi(x,y)=Pi−1(x,y)
Else Pi(x,y)=Pi−1(x,y)
当該アルゴリズムは、前段のフレームに関わる画像と比較して大きな輝度値を有する画素のみ、その値を更新するというものである。こうして得られる再環流画像等によっても、操作者は、時間の経過と共に毛細血管が順次造影される様子を観察することができる。
then Pi(x,y)=A*Pi(x,y)+(1−A)*Pi−1(x,y)
Else Pi(x,y)=(A−1)*Pi(x,y)+A*Pi−1(x,y)
上記Aを1以下で1に近い値(例えば、0.99)などに設定すると、短時間(今の場合、前段フレームとの間)においては最大値保持が行われ、長時間においては前記保持された輝度は減衰するという作用が期待できる。このような手法によって得られる再環流画像等によっても、操作者は、時間の経過と共に毛細血管が順次造影される様子を観察することができる。
次に、本スキャンシーケンスによって得られる血流画像に基づく、血流の組織学的な物理量の算出処理について説明する。
以上述べた各機能を実行する一連の撮影動作について、図16、図17を参照しながら説明する。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、画像撮影中又は撮影事後において、第1又は第2の画像生成・表示処理を実行するものである。
Claims (16)
- 造影剤バブルが投与された被検体を超音波で走査し超音波画像を取得する超音波診断装置において、
前記被検体に対し超音波を送信し、当該超音波からのエコー信号を受信する超音波プローブと、
前記超音波プローブを介して、第1の音圧による複数回の第1の超音波送信と、当該第1の音圧よりも強い第2の音圧による第2の超音波送信とを実行する送信ユニットと、
前記複数回の第1の超音波送信が前記第2の超音波送信の後に実行されるように、前記送信ユニットを制御する制御ユニットと、
前記第2の超音波送信から前記複数回の第1の超音波送信への切替に応答して、前記複数回の第1の超音波送信によって得られる少なくとも2フレーム分のエコー信号を用いた輝度保持演算を実行し、前記被検体の血管構造を示す第1の画像を生成する画像生成ユニットと、
前記第1の画像を表示する表示ユニットと、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。 - 前記第1の音圧は、前記造影剤バブルを実質的に壊さずに、且つ血流の環流を画像化するための音圧であり、
前記第2の音圧は、前記造影剤バブルを実質的に崩壊させるための音圧であること、
を特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。 - 前記画像生成ユニットは、前記複数回の第1の超音波送信から前記第2の超音波送信に切り替わる直前のフレームに対応する前記第1の超音波送信によって得られるエコー信号に基づいて、前記第1の画像を生成することを特徴とする請求項1又は2記載の超音波診断装置。
- 前記画像生成ユニットは、前記第2の超音波送信時点から所定期間内に実行される前記複数の第1の超音波送信によって得られるエコー信号に基づいて、前記第1の画像を生成することを特徴とする請求項1又は2記載の超音波診断装置。
- 前記所定期間を設定するための設定ユニットをさらに具備することを特徴とする請求項4記載の超音波診断装置。
- 前記制御ユニットは、前記複数回の第1の超音波送信と少なくとも一回の前記第2の超音波送信とが交互に実行されるように前記送信ユニットを制御し、
前記画像生成ユニットは、前記少なくとも一回の前記第2の超音波送信が実行された場合には、前記輝度値保持演算を初期化し、前記初期化後に実行される前記複数回の第1の超音波送信によって得られるエコー信号に基づいて、前記第1の画像を生成すること、
を特徴とする請求項1乃至5のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。 - 前記画像生成ユニットは、前記複数回の第1の超音波送信によって得られるフレーム毎のエコー信号を用いて輝度値保持演算を逐次実行することで、前記第1の画像を経時的に更新することを特徴とする請求項1乃至5のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
- 前記輝度値保持演算は、前記複数フレーム間において空間的に対応する位置同士の前記エコー信号のうち、最大値を保持して前記第1の画像を生成する最大値保持演算であることを特徴とする請求項1乃至6のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
- 前記輝度値保持演算は、前記複数フレームのうち、隣接する2フレームにおいて空間的に対応する位置での前記各エコー信号を重み付け加算することで、前記第1の画像を生成する重み付け更新演算であることを特徴とする請求項1乃至6のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
- 前記画像生成ユニットは、
前記複数回の第1の超音波送信によって得られるm枚のフレームのエコー信号に基づいて輝度値保持演算を実行して第1の中間画像を生成するとともに、前記複数回の第1の超音波送信によって得られるn枚(m<n)のフレームのエコー信号に基づいて輝度値保持演算を実行して第2の中間画像を生成し、
前記第2の中間画像と前記第1の中間画像との差分画像を生成し、
前記第1の中間画像を第1の色相に、前記差分画像を第2の色相に変換し、
前記第1の色相に変換された第1の中間画像と、前記第2の色相に変換された前記差分画像とを合成することで、前記第1の画像を生成すること、
ことを特徴とする請求項1乃至9のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。 - 前記輝度値保持演算を開始する基準フレームを選択するための選択ユニットをさらに具備し、
前記画像生成ユニットは、選択された基準フレームから前記輝度値保持演算を開始すること、
を特徴とする請求項1乃至10のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。 - 前記画像生成ユニットは、前記複数回の第1の超音波送信によって得られる複数フレームのエコー信号うち、任意のフレームに対応するエコー信号用いて第2の画像を生成し、
前記表示ユニットは、前記第1の画像と前記第2の画像とを同時に表示すること、
を特徴とする請求項1乃至11のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。 - 前記表示ユニットは、前記第1の画像を動画的に、前記第2の画像を静止画的に表示することを特徴とする請求項12記載の超音波診断装置。
- 前記表示ユニットは、前記第1の画像と前記第2の画像とを重畳させて表示することを特徴とする請求項12記載の超音波診断装置。
- 前記表示ユニットは、前記第2の超音波送信に切り替わる直前の当該第1の超音波送信によって得られる基準フレームの各位置におけるエコー信号P0と、前記複数回の第1の超音波送信によって得られる各フレームの各座標におけるエコー信号Piとを比較し、Pi/P0≧(e1/n−1)/e1/nなる関係(nは自然数)を満たすエコー信号Piに対応する座標については、前記第1の画像において色相、彩度、明度その他の表示形態を変更させることを特徴とする請求項1乃至14のうちいずれか一項記載の超音波診断装置。
- 前記基準フレームに対応する第1の超音波送信を実行した時刻から、前記第1の画像に関する前記輝度値保持演算に使用されたフレームのうち最も新しいフレームに対応する第1の超音波送信を実行した時刻までの経過時間Tを計測する時間計測ユニットをさらに具備し、
前記表示ユニットは、前記経過時間Tと前記自然数nとを積算した数値を表示すること、
を特徴とする請求項15記載の超音波診断装置。
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