JP2012100850A - 超音波診断装置および超音波診断方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1の超音波ビームで超音波探触子1から被検体の血管に対して送受信を行った際に超音波探触子1から出力される受信信号の振幅情報に基づいて血管の長軸像における心拍に伴う血管壁の径方向の拡張収縮方向を血管壁拡張収縮方向検出部9が検出し、検出された血管壁の拡張収縮方向に平行な第2の超音波ビームで超音波探触子1から被検体の血管に対して送受信が行われるように送受信制御部11が送受信部3を制御し、第2の超音波ビームで送受信を行った際に超音波探触子1から出力される受信信号の振幅情報および位相情報を用いて血管壁トラッキング部13が血管壁の動きをトラッキングし、トラッキングされた血管壁の動きに基づいて血管壁弾性特性演算部14が血管壁の弾性特性を演算する。
【選択図】図1
Description
また、特許文献2には、超音波ビームが血管の中心を通るように走査することで超音波ビームと血管壁を直交させる超音波診断装置が開示されている。
特許文献2の超音波診断装置では、血管壁に接する円を近似することによりその中心を設定するため、壁の厚さが一定の血管に対しては超音波ビームを血管壁に直交させることが可能となる。しかしながら、血管壁の厚さが一定でない場合や血管の中心軸に沿った長軸断面では、血管の中心を設定することが困難であるため頸動脈エコーに基づいて血管壁の弾性特性を高精度に測定することができないおそれがある。
また、前記血管壁拡張収縮方向検出部は、前記第1の超音波ビームで送受信を行った際に前記超音波探触子から出力される受信信号の振幅情報に基づいて血管内腔と血管壁の境界を検出し、検出された境界と略垂直な方向を血管壁の拡張収縮方向として検出してもよい。
また、血管壁の拡張収縮方向の検出は、前記第1の超音波ビームで送受信を行った際に前記超音波探触子から出力される受信信号の振幅情報に基づいて血管内腔と血管壁の境界を検出し、検出された境界と略垂直な方向を血管壁の拡張収縮方向として検出することにより行われてもよい。
実施形態1
図1に、この発明の実施形態1に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波診断装置は、超音波を送受信する超音波探触子1と、超音波探触子1に接続された診断装置本体2を備えている。診断装置本体2は、超音波探触子1による超音波の送受信を制御すると共に取得された受信信号に基づいて超音波画像を表す画像データを生成し、さらに血管壁の弾性特性を演算し、ひずみ画像を表示する機能を有する。
ここで、送信遅延パターンとは、超音波探触子1の複数の超音波トランスデューサから送信される超音波によって所望の方向に超音波ビームを形成するために各超音波トランスデューサの駆動信号に与えられる遅延時間のパターンであり、受信遅延パターンとは、複数の超音波トランスデューサによって受信される超音波によって所望の方向からの超音波エコーを抽出するために受信信号に与えられる遅延時間のパターンである。複数の送信遅延パターン及び複数の受信遅延パターンが送受信制御部11に内蔵された記憶装置に格納されていて、局面に応じ選択して利用される。
次に、音線データは、ローパスフィルタ処理等によって包絡線検波処理を施して、STC(Sensitivity Time gain Control)により超音波の反射位置の深度に応じて距離に応じた減衰の補正をする。
断層画像形成部4は、送受信部3の受信回路から供給された超音波画像の画像データを通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像データにラスター変換し、階調処理等の必要な画像処理を施して表示制御部5に供給する。また、断層画像形成部4は、超音波画像の画像データを血管壁検出部7に供給する。
送受信制御部11は、ビーム方位設定部10で設定された方位に超音波探触子1から超音波ビームが送信されるような送信遅延パターンを設定し、その送信遅延パターンを送受信部3に出力する。送信制御部11で設定された送信遅延パターンに基づいて、超音波探触子1から血管の拡張収縮方向と平行な向きに超音波ビームが送信される。
血管壁トラッキング部13は、位相情報演算部12を介して入力された受信信号の振幅情報と位相情報を用いて血管壁の動きを高精度にトラッキングする。トラッキングは、例えば特許第3652791号の方法により行われる。
血管壁弾性特性演算部14は、血管壁トラッキング部13でトラッキングされた血管壁の動きに基づいて血管壁の弾性特性を演算すると共にひずみ画像データを生成し、表示制御部5を介してひずみ画像を表示部6に表示させる。
まず、ステップS1で、図3に示すように、超音波探触子1が体表Sに接するように配置されると、診断装置本体2における送受信部3の送信回路からの駆動信号により、超音波探触子1から第1の超音波ビームが体表Sに対して垂直方向に送信される。超音波探触子1から送信された第1の超音波ビームは血管Vの長軸方向に沿って入射すると共に血管壁で反射され、その超音波エコーが超音波探触子1の複数の超音波トランスデューサで受信される。受信された超音波エコーに応じた受信信号は、超音波探触子1から送受信部3の受信回路に出力され、この受信回路によりデジタル化されると共にそのデジタル信号の強度(振幅の大きさ)に基づいて血管Vの長軸方向に沿った断層画像の画像データがフレーム毎に生成される。このようにして生成された断層画像の画像データは、送受信部3から断層画像形成部4に出力される。
εi=Δhi/hdi ・・・(1)
ここで、hdiは血管壁が最も厚くなる心臓拡張期末期での各反射点間の厚みを、Δhiは1心拍内で厚みが最も薄くなる心臓収縮期での各反射点間の厚み変化の最大値をそれぞれ示す。式(1)に基づいて、例えば図6(A)における反射点R1とR2の間のΔh1と図6(B)における反射点R2とR3の間のΔh2を比較するとΔh1よりΔh2が大きく、反射点R2とR3の間の組織よりも反射点R1とR2の間の組織が硬いことが示唆される。このようにして、ステップS9で、血管壁の弾性特性としてひずみ量が血管壁弾性特性演算部14により計測される。
弾性率は、血管の径方向の弾性率Eriまたは円周方向の弾性率Eθiであってもよく、例えば下記式(2)および(3)を用いて求められる。
Eri=Δp/(Δhi/hdi) ・・・(2)
Eθi=1/2(rd/hd+1)Δp/(Δhi/hdi) ・・・(3)
ここで、rdは心臓拡張末期での血管内半径を、hdは心臓拡張末期での血管壁厚を、hdiは心臓拡張末期での各反射点間の厚みを、Δhiは心臓収縮期での各反射点間の厚み変化の最大値を、Δpは心臓収縮期と拡張末期の血圧差をそれぞれ示す。
また、ストレインレイトSRiは、心臓収縮期での各反射点間の厚み変化の最大値Δhi、心臓拡張期末期から心臓収縮期までの時間ΔTを用いて、下記式(4)を用いて求められる。
SRi=Δhi/ΔT ・・・(4)
また、スティフネスパラメータβは、血管径Dの変化により最大血管径Dsと最小血管径Ddを求めると共に血圧を測定して血圧指示値の最高値Psと最低値Pdを求め、これらに基づいて下記式(5)で算出される。
β={Log(Ps/Pd)}/(Ds/Dd−1) ・・・(5)
図8に実施形態2に係る超音波診断装置の構成を示す。この超音波診断装置では、図1に示した実施形態1の装置における診断装置本体2に代えて診断装置本体21が用いられている。診断装置本体21は、実施形態1の診断装置本体2において、血管壁検出部7および血管壁各部動き方向検出部8の代わりに、血管壁境界検出部22および垂直ベクトル算出部23が順次断層画像形成部4と血管壁拡張収縮方向検出部9の間に接続されている。
このようにして検出された血管の拡張収縮方向に基づいて第2の超音波ビームの方位が設定され、超音波探触子1から第2の超音波ビームが送受信される。続いて、第2の超音波ビームにより得られた血管壁の各反射点からの受信信号に基づき、血管壁トラッキング部13により血管壁の各反射点の動きが高精度にトラッキングされることで、心拍に伴う血管壁の各反射点の位置の変化が求められる。この各反射点の位置の変化に基づいて、血管壁弾性特性演算部14が隣り合う反射点間の厚みを算出すると共に時間変化波形を算出し、これを用いて血管壁の弾性特性が求められる。
図9に示すように、心拍に伴い血管壁が径方向に拡張収縮移動すると共にその拡張収縮方向と垂直な方向に横移動する場合には、実施形態2の超音波診断装置を利用して血管壁の拡張収縮方向を求めると共に、移動前後のそれぞれの位置に対応する受信信号の振幅情報および位相情報を用いて血管壁の動きをトラッキングするようにしてもよい。
このようにして検出された血管壁の拡張収縮移動方向に基づいて第2の超音波ビームの方位が設定され、超音波探触子1から血管壁の拡張収縮方向と平行に複数の走査線からなる第2の超音波ビームが送信される。ここで、図9に示すように、心拍に伴って血管壁が拡張収縮移動すると共に横移動することで血管壁の所定部分が位置P1から位置P2に移動し、移動前後における血管壁の所定部分が、位置P1では第2の超音波ビームの走査線L1上に位置し、位置P2では第2の超音波ビームの走査線L2上に位置するものとする。移動前後において血管壁の所定部分で反射されたそれぞれの超音波エコーは超音波探触子1で受信され、超音波エコーに応じた受信信号が送受信部3および位相情報演算部12を介して血管壁トラッキング部13にそれぞれ入力される。
血管壁トラッキング部13により求められた血管壁の各反射点の拡張収縮方向の位置の変化に基づいて、血管壁弾性特性演算部14が隣り合う反射点間の厚みを算出すると共に時間変化波形を算出し、これを用いて血管壁の弾性特性が求められる。
Claims (8)
- 送受信部により超音波探触子から被検体に対して超音波ビームの送受信を行い、前記超音波探触子から出力された受信信号に基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置であって、
第1の超音波ビームで前記超音波探触子から被検体の血管に対して送受信を行った際に前記超音波探触子から出力される受信信号の振幅情報に基づいて血管の長軸像における心拍に伴う血管壁の径方向の拡張収縮方向を検出する血管壁拡張収縮方向検出部と、
前記血管拡張収縮方向検出部で検出された血管壁の拡張収縮方向に平行な第2の超音波ビームで前記超音波探触子から被検体の血管に対して送受信が行われるように前記送受信部を制御する送受信制御部と、
前記第2の超音波ビームで送受信を行った際に前記超音波探触子から出力される受信信号の振幅情報および位相情報を用いて血管壁の動きをトラッキングする血管壁トラッキング部と、
前記血管壁トラッキング部でトラッキングされた血管壁の動きに基づいて血管壁の弾性特性を演算する血管壁弾性特性演算部と
を備えたことを特徴とする超音波診断装置。 - 前記血管壁拡張収縮方向検出部は、前記第1の超音波ビームで送受信を行った際に前記超音波探触子から出力される受信信号の振幅情報に基づいて血管壁の動きをトラッキングすることにより血管壁の拡張収縮方向を検出する請求項1に記載の超音波診断装置。
- 前記血管壁拡張収縮方向検出部は、前記第1の超音波ビームで送受信を行った際に前記超音波探触子から出力される受信信号の振幅情報に基づいて血管内腔と血管壁の境界を検出し、検出された境界と略垂直な方向を血管壁の拡張収縮方向として検出する請求項1に記載の超音波診断装置。
- 前記血管壁トラッキング部は、心拍に伴って血管壁が前記拡張収縮方向と垂直な方向に移動する場合に、移動前後のそれぞれの位置に対応する受信信号の振幅情報および位相情報を用いて血管壁の動きをトラッキングする請求項1〜3のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
- 送受信部により超音波探触子から被検体に対して超音波ビームの送受信を行い、前記超音波探触子から出力された受信信号に基づいて超音波画像を生成する超音波診断方法であって、
第1の超音波ビームで前記超音波探触子から被検体の血管に対して送受信を行った際に前記超音波探触子から出力される受信信号の振幅情報に基づいて血管の長軸像における心拍に伴う血管壁の径方向の拡張収縮方向を検出し、
検出された血管壁の拡張収縮方向に平行な第2の超音波ビームで前記超音波探触子から被検体の血管に対して送受信を行い、
前記第2の超音波ビームで送受信を行った際に前記超音波探触子から出力される受信信号の振幅情報および位相情報を用いて血管壁の動きをトラッキングし、
トラッキングされた血管壁の動きに基づいて血管壁の弾性特性を演算する
ことを特徴とする超音波診断方法。 - 血管壁の拡張収縮方向の検出は、前記第1の超音波ビームで送受信を行った際に前記超音波探触子から出力される受信信号の振幅情報に基づいて血管壁の動きをトラッキングすることにより行われる請求項5に記載の超音波診断方法。
- 血管壁の拡張収縮方向の検出は、前記第1の超音波ビームで送受信を行った際に前記超音波探触子から出力される受信信号の振幅情報に基づいて血管内腔と血管壁の境界を検出し、検出された境界と略垂直な方向を血管壁の拡張収縮方向として検出することにより行われる請求項5に記載の超音波診断方法。
- 血管壁の動きのトラッキングは、心拍に伴って血管壁が前記拡張収縮方向と垂直な方向に移動する場合に、移動前後のそれぞれの位置に対応する受信信号の振幅情報および位相情報を用いて行われる請求項5〜7のいずれか一項に記載の超音波診断方法。
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