JP2012239545A - 超音波診断装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像領域内に複数の格子点を設定する格子点設定部と、格子点に収束する光を照射し、局所的に熱を与える光照射手段と、光照射手段が光を照射することによって発生する超音波を、振動子アレイで受信して出力される受信信号に基づいて、歪量算出用超音波画像を生成する歪量算出用画像生成手段と、歪量算出用超音波画像上での格子点の位置を検出する格子点検出手段と、格子点の絶対座標と、歪量算出用超音波画像上で検出される格子点の位置との差を歪量として算出する歪量算出手段とを有することにより、前記課題を解決する。
【選択図】図1
Description
これに対して、近年、被検体内の診断部位をより精度よく診断するために、診断部位における音速を測定し、このような画像の歪みを補正することが行われている。
超音波画像の歪みを補正することにより、例えば、血管壁の厚みの測定や、腫瘍のサイズなど様々な部位の計測の精度が向上する。
また、特許文献2には、複数の第1の領域において、フォーカス処理におけるビーム集束度を判定し、各領域について音速値を求め、さらに、第1の領域よりも細分化された複数の第2の領域について音速値を求める超音波診断装置が提案されている。
しかしながら、局所音速値を求めるために、設定した格子点や領域に向けて、超音波ビームを送信する場合には、正確な音速が不明であるため、設定した格子点や領域とはずれた位置に超音波ビームが送信されてしまう。そのため、正確に局所音速値を求めることは不可能であった。
また、本発明の別の目的は、生体内の正確な音速値を求めることにより、組織性状判断、例えば、肝硬変や脂肪肝の進行度を簡易に計測することができる超音波診断装置を提供することにある。
また、前記歪量算出手段が算出した前記歪量を用いて、前記超音波画像を補正する画像補正手段を有することが好ましい。
また、前記光照射手段が、前記超音波探触子に設けられていることが好ましい。
また、超音波画像を生成する画像生成手段が、前記音速マップ生成手段が生成した音速マップを用いて、前記超音波画像を生成することが好ましい。
また、前記音速マップ生成手段が生成した音速マップを、前記画像生成手段が生成した超音波画像に重畳して表示することが好ましい。
超音波診断装置10は、超音波プローブ12と、超音波プローブ12に接続される送信回路14および受信回路16と、画像生成手段18と、歪量算出手段20と、シネメモリ22と、音速マップ生成手段24と、光源制御部30と、表示制御部32と、表示部34と、制御部36と、操作部38と、格納部40とを有する。
なお、図示例の超音波診断装置10は、超音波画像の撮像と音速マップの生成を行なう構成を有すると共に、歪量算出用超音波画像を撮像して、超音波画像の歪量を算出し、この歪量を用いて超音波画像および音速マップを補正する構成を有するものである。
なお、歪量算出用超音波画像を撮像する際に、振動子アレイ42、送信回路14、受信回路16および画像生成手段が行なう処理は、通常の超音波画像の撮像と同様であるので、以下の説明では、歪量算出用超音波画像と超音波画像とを区別する必要がない場合には、基本的に、超音波画像の撮像について詳述する。
光照射手段44については、後に詳述する。
受信回路16は、受信データを画像生成手段18、音速マップ生成手段24のデータ補正部60、および、シネメモリ22に供給する。
画像生成手段18は、信号処理部46、DSC48、画像処理部50、および、画像メモリ52を有する。
また、歪量算出用超音波画像の場合には、Bモード画像信号を格子点検出部56に供給する。
具体的には、光照射手段44は、光源制御部30の制御に従って、後述する格子点記憶部54から読み出された格子点の位置に収束する光を照射する。
図2に、設定された格子点Pおよびスキャン面Mと、このスキャン面Mに対応して光照射手段44を便宜的に示した模式図を示す。図示例においては、光照射手段44は、光源44aと、レンズ44bとを有し、光源44aが照射した光をレンズ44bで収束させることによって、格子点Pの位置で焦点を結ぶ光を照射する。
なお、図2において、5行5列の格子点Pが設定されており、i行j列の格子点をPijと表示する。
光照射手段44は、図示しない移動手段によって移動されて、各格子点Pijの位置に光を照射する。
歪量算出用超音波画像を撮像する場合には、制御部36からの指示により、振動子アレイ42が、超音波ビームを被検体内に送信すると共に、光照射手段44が被検体内に光を照射することにより、振動子アレイ42が、振動子アレイ42の超音波ビームに基づく超音波エコーを受信すると共に、光照射手段44の光の照射による超音波を受信し、受信信号を出力する。この受信信号から歪量算出用超音波画像が生成される。
歪量算出手段20は、格子点記憶部54と、格子点検出部56と、歪量算出部58とを有している。
図2においては、光照射手段44の光の照射方向の水平および垂直方向にそれぞれ5つのラインが設定され、ラインの交点が格子点Pijに設定されている。
格子点Pijの位置および数は、撮像条件等に応じて、予め設定されていても良いし、操作者が操作部38を操作して格子点Pijを設定してもよい。
また、設定する格子点Pijの数に特に限定はなく、正確な局所音速値が算出され、高精度な超音波画像を生成することができれば、格子点Pの数は、いくつであってもよい。
輝点Sijを検出する方法には、特に限定はなく、閾値を使って輝度が高い位置を検出する方法等、種々の公知の方法を用いればよい。
格子点検出部56は、検出した輝点Sijの位置の情報を歪量算出部58に供給する。
ここで、超音波画像を生成する際に用いる局所音速値が、被検体内の実際の音速値と異なると、画像上において、輝点Sijは、格子点Pijとは異なる位置に表示される。歪量算出部58は、この格子点Pijと輝点Sijとのずれ量を歪量Dijとして求める。
格子点Pijと輝点Sijとの歪量Dijを求め、音速マップ生成手段24において、生体内の局所音速値を求める際に、歪量Dijを用いて音速値を補正することによって、正確な局所音速値を求めることができる。
歪量算出部58は、算出した歪量Dijを音速マップ生成手段24のデータ補正部60に供給する。
音速マップ生成手段24は、データ補正部60と、音速マップ生成部62と、音速マップ記憶部64とを有する。
データ補正部60が行なう位置補正の補正方法には、特に限定は無く、最近傍点補間、1次・2次・3次補間、多項式補間、ラグランジュ補間、スプライン補間等、超音波診断装置の画像処理で用いられている種々の位置補正方法を用いることができる。
データ補正部60は、生成した補正受信データを音速マップ生成部62に供給する。
音速マップ生成部62が行なう局所音速値の演算方法には、特に限定はなく、例えば本願の出願人により出願された特開2010−99452号公報に記載の方法により行うことができる。
さらに、格子点Xにおける仮定的な局所音速値Vを種々変化させて、それぞれ格子点A1、A2、・・・からの受信波W1、W2、・・・の仮想的な合成波Wsumを算出する。このとき、格子点Xと各格子点A1、A2、・・・との間の領域Rxaにおける音速は一様で、格子点Xにおける局所音速値Vに等しいものと仮定する。格子点Xから伝播した超音波が格子点A1、A2、・・・に到達するまでの時間はXA1/V、XA2/V、・・・となる。ここで、XA1、XA2、・・・は、それぞれ格子点A1、A2、・・・と格子点Xとの間の距離である。そこで、格子点A1、A2、・・・からそれぞれ時間XA1/V、XA2/V、・・・だけ遅延して発した反射波を合成することにより、仮想的な合成波Wsumを求めることができる。
以上のようにして、データ補正部60で生成された補正受信データに基づき、被検体内の各部における局所音速値を演算し、被検体内の音速マップを生成することができる。
また、生体内の正確な音速値を求めることにより、組織性状判断、例えば、肝硬変や脂肪肝の進行度を簡易に計測することができる。
また、正確な音速マップを用いて、超音波画像を生成することにより、超音波エコーの合波の条件が整うため、撮像領域全体に渡って感度が向上し、分解能も向上する。
音速マップ記憶部64は、制御部36からの指示に応じて、信号処理部46に音速マップを供給する。
表示部34は、例えば、LCD等のディスプレイ装置を含んでおり、表示制御部32の制御の下で、超音波診断画像を表示する。
なお、超音波診断装置10は、複数の表示モードを有し、表示モードを選択することによって、表示部34に所望の画像を表示する構成であってもよい。例えば、超音波画像(Bモード画像)を単独で表示するモードと、Bモード画像に音速マップを重畳して表示するモード(例えば、局所音速値に応じて色分けまたは輝度を変化させる表示、あるいは局所音速値が等しい点を線で結ぶ表示)と、Bモード画像と音速マップ画像とを並べて表示するモードとを有し、操作者が操作部38から、3つの表示モードのいずれかを選択する構成としてもよい。
操作部38は、操作者が入力操作を行うためのものであり、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパネル等から形成することができる。
なお、信号処理部46、DSC48、画像処理部50、表示制御部32、音速マップ生成手段24、格子点検出部56および歪量算出部58は、CPUと、CPUに各種の処理を行わせるための動作プログラムから構成されるが、それらをデジタル回路で構成してもよい。
操作者は、超音波プローブ12を被検体の表面に当接する。この状態で、送信回路14から供給される駆動信号に従って振動子アレイ42から超音波ビームが送信される。同時に、光照射手段44が、光源制御部30の制御に従って、設定された格子点の位置に光を照射する。被検体からの超音波エコー、および、光照射手段44からの光の照射によって発生する超音波を、振動子アレイ42が受信し、受信信号を出力する。
受信回路16は、振動子アレイ42から出力された受信信号から受信データを生成し、画像生成手段18に供給する。画像生成手段18の信号処理部46が、受信データからBモード画像信号を生成し、DCS48が、Bモード画像信号をラスター変換し、画像処理部50が画像処理を施し、歪量算出用超音波画像が生成される。
歪量算出用超音波画像は、歪量算出手段20の格子点検出部56に供給され、輝点Sijの検出が行なわれる。検出した輝点Sijの情報は、歪量算出部58に供給され、格子点記憶部54に記憶されている格子点Pijとのずれ量である歪量Dijが算出される。算出された歪量Dijは、音速マップ生成手段24のデータ補正部60に供給される。
操作者は、超音波プローブ12を被検体の表面に当接する。この状態で、送信回路14から供給される駆動信号に従って振動子アレイ42から超音波ビームが送信され、被検体からの超音波エコーを、振動子アレイ42が受信し、受信信号を出力する。
受信回路16は、受信信号から受信データを生成し、シネメモリ22および音速マップ生成手段24のデータ補正部60に供給する。データ補正部60は、歪量Dijを用いて、供給された受信データを補正し、補正受信データを生成する。音速マップ生成部62は、補正受信データから被検体内の各部の局所音速値を演算し、音速マップを生成し、音速マップ記憶部64に供給する。
また、受信回路16は、受信データを画像生成手段18に供給する。画像生成手段18の信号処理部46は、音速マップ記憶部64に記憶された音速マップを読み出して、受信データを処理してBモード画像信号を生成する。Bモード画像信号を、DCS48がラスター変換し、画像処理部50が画像処理を施し、超音波画像が生成される。生成された超音波画像は、画像メモリ52に格納されると共に、表示制御部32により超音波画像が表示部34に表示される。このとき、操作者が選択したモードに応じて、超音波画像と共に音速マップを表示してもよい。
また、信号処理部46が、受信データを処理してBモード画像信号を生成する際に用いる音速マップは、算出した歪量Dijによって補正されているので、歪みのない高精度な超音波画像を生成することができる。高精度な超音波画像を撮像することによって、被検体内の診断部位をより精度よく診断することができる。
また、生体内の正確な局所音速値を求めることにより、組織性状判断、例えば、肝硬変や脂肪肝の進行度を簡易に計測することができる。
なお、図6に示す超音波診断装置100は、図1に示す超音波診断装置10において、音速マップ生成手段24を有さず、画像生成手段24に代えて、画像補正部104を備える画像生成手段102を有する以外は、同じ構成を有するので、同じ部位には、同じ符号を付し、以下の説明は異なる構成を主に行なう。
画像補正部104は、歪量算出部58が算出した歪量Dijを用いて、信号処理部46が生成したBモード画像信号の位置に関する情報を補正する部位である。
画像補正部104が行なう位置補正の補正方法には、特に限定はなく、種々の公知の位置補正方法を用いることができる。
画像補正部104は、補正したBモード画像信号をDSC48に供給する。
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
12 超音波プローブ
14 送信回路
16 受信回路
18、102 画像生成手段
20 歪量算出手段
22 シネメモリ
24 音速マップ生成手段
26 音速マップ記憶部
30 光源制御部
32 表示制御部
34 表示部
36 制御部
38 操作部
40 格納部
42 振動子アレイ
44、80 光照射手段
44a 光源
44b レンズ
46 信号処理部
48 DSC
50 画像処理部
52 画像メモリ
54 格子点記憶部
56 格子点検出部
58 歪量算出部
82 光源アレイ
84 マイクロレンズアレイ
104 画像補正部
Claims (8)
- 超音波探触子の振動子アレイから、被検体に超音波を送信すると共に、被検体からの超音波エコーを受信した前記振動子アレイが出力する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において、
撮像領域内に複数の格子点を設定する格子点設定部と、
前記格子点設定部が設定した前記格子点に収束する光を照射し、局所的に熱を与える光照射手段と、
前記光照射手段が前記被検体内に光を照射することによって発生する超音波を、前記振動子アレイで受信して出力される受信信号に基づいて、歪量算出用超音波画像を生成する歪量算出用画像生成手段と、
前記歪量算出用超音波画像上での前記格子点の位置を検出する格子点検出手段と、
前記光照射手段が光を照射した前記格子点の絶対座標と、前記歪量算出用超音波画像上で検出される前記格子点の位置との差を歪量として算出する歪量算出手段とを有することを特徴とする超音波診断装置。 - 前記光照射手段が前記被検体内に光を照射する際に、前記振動子アレイが前記被検体に超音波を送信して、
前記振動子アレイが、前記光照射手段が前記被検体内に光を照射することによって発生する超音波を受信すると共に、前記振動子アレイが前記被検体に超音波を送信することによって発生する超音波エコーを受信して、受信信号を出力し、
前記歪量算出用画像生成手段が、前記振動子アレイから出力される受信信号に基づいて、前記歪量算出用超音波画像を生成する請求項1に記載の超音波診断装置。 - 前記歪量算出手段が算出した前記歪量を用いて、前記超音波画像を補正する画像補正手段を有する請求項1または2に記載の超音波診断装置。
- 前記光照射手段が、前記超音波探触子に設けられている請求項1〜3のいずれかに記載の超音波診断装置。
- 前記被検体内における音速マップを生成する音速マップ生成手段を有し、
前記音速マップ生成手段は、前記歪量算出手段が算出した前記歪量を用いて、音速マップを生成するための前記受信信号を補正して、前記音速マップを生成する請求項1または2に記載の超音波診断装置。 - 超音波画像を生成する画像生成手段が、前記音速マップ生成手段が生成した音速マップを用いて、前記超音波画像を生成する請求項5に記載の超音波診断装置。
- 前記音速マップ生成手段が生成した音速マップを、前記画像生成手段が生成した超音波画像に重畳して表示する請求項6に記載の超音波診断装置。
- 前記光照射手段が、複数の光源を有する光源アレイと、前記光源アレイの各光源に対応する複数のマイクロレンズを備えるマイクロレンズアレイとを有する請求項1〜7のいずれかに記載の超音波診断装置。
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